Evaluación comparativa de un acero martensítico ferrítico de activación reducida 9Cr-2WVTa fabricado mediante manufactura aditiva
Autores: Gräning, Tim; Sridharan, Niyanth
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Reactores de fusión
Fabricación aditiva
Aceros RAF
Tratamiento térmico posterior a la soldadura
Microestructuras
Propiedades mecánicas
Licencia
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Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
Los aceros martensíticos ferríticos de activación reducida (RAF) son candidatos prometedores para la pared de fusión de los reactores. Sin embargo, las capacidades de fabricación actuales requieren que estos componentes se fabriquen mediante la soldadura de placas forjadas. Esto limita la libertad de diseño y requiere el uso de tratamientos térmicos posteriores a la soldadura (PWHT) de acuerdo con el código de calderas y recipientes a presión. La fabricación aditiva (AM) puede ofrecer una solución única para resolver este desafío al aprovechar la estrategia de deposición por capas para desarrollar técnicas de deposición de bead de temple que eliminen los tratamientos térmicos de post-procesamiento (PPHT). Sin embargo, es necesario comparar las propiedades de los aceros RAF fabricados por AM con sus contrapartes forjadas para identificar la correlación proceso-estructura-propiedad, que es el objetivo de este estudio. El estudio demuestra que, aunque las propiedades de tracción a temperatura ambiente y a altas temperaturas son satisfactorias, las muestras fabricadas y las muestras después de PPHT presentan una heterogeneidad significativa en la elongación a la tracción. Esto se ha atribuido a la presencia de discontinuidades en la construcción. Las muestras fabricadas tienen una resistencia a la tracción promedio de 1190 + 12 MPa y una elongación promedio de 15 + 5% a temperatura ambiente y 658 +/- 20 MPa de resistencia a la tracción última (UTS) y 14 +/- 7% a 600 grados C. Después del tratamiento térmico posterior a la soldadura, las propiedades mecánicas disminuyen a alrededor de 600-650 MPa y una elongación entre 20-25% a temperatura ambiente a 300 MPa UTS y 25-28% de elongación a 600 grados C. La caracterización de microestructuras a varias escalas de longitud demuestra que la estructura fabricada tiene una fracción significativa de ferrita delta en una matriz martensítica en láminas. No se pudieron identificar precipitados en la estructura fabricada. El PPHT condujo a una disminución en la fracción de área de ferrita delta y a la precipitación de M23C6 y MX. La caracterización detallada demuestra claramente que la falta de precipitados en la estructura fabricada podría deberse a la lenta respuesta de temple de la aleación. Finalmente, se articulan las necesidades de desarrollar nuevas aleaciones para lograr los objetivos mencionados anteriormente.
Descripción
Los aceros martensíticos ferríticos de activación reducida (RAF) son candidatos prometedores para la pared de fusión de los reactores. Sin embargo, las capacidades de fabricación actuales requieren que estos componentes se fabriquen mediante la soldadura de placas forjadas. Esto limita la libertad de diseño y requiere el uso de tratamientos térmicos posteriores a la soldadura (PWHT) de acuerdo con el código de calderas y recipientes a presión. La fabricación aditiva (AM) puede ofrecer una solución única para resolver este desafío al aprovechar la estrategia de deposición por capas para desarrollar técnicas de deposición de bead de temple que eliminen los tratamientos térmicos de post-procesamiento (PPHT). Sin embargo, es necesario comparar las propiedades de los aceros RAF fabricados por AM con sus contrapartes forjadas para identificar la correlación proceso-estructura-propiedad, que es el objetivo de este estudio. El estudio demuestra que, aunque las propiedades de tracción a temperatura ambiente y a altas temperaturas son satisfactorias, las muestras fabricadas y las muestras después de PPHT presentan una heterogeneidad significativa en la elongación a la tracción. Esto se ha atribuido a la presencia de discontinuidades en la construcción. Las muestras fabricadas tienen una resistencia a la tracción promedio de 1190 + 12 MPa y una elongación promedio de 15 + 5% a temperatura ambiente y 658 +/- 20 MPa de resistencia a la tracción última (UTS) y 14 +/- 7% a 600 grados C. Después del tratamiento térmico posterior a la soldadura, las propiedades mecánicas disminuyen a alrededor de 600-650 MPa y una elongación entre 20-25% a temperatura ambiente a 300 MPa UTS y 25-28% de elongación a 600 grados C. La caracterización de microestructuras a varias escalas de longitud demuestra que la estructura fabricada tiene una fracción significativa de ferrita delta en una matriz martensítica en láminas. No se pudieron identificar precipitados en la estructura fabricada. El PPHT condujo a una disminución en la fracción de área de ferrita delta y a la precipitación de M23C6 y MX. La caracterización detallada demuestra claramente que la falta de precipitados en la estructura fabricada podría deberse a la lenta respuesta de temple de la aleación. Finalmente, se articulan las necesidades de desarrollar nuevas aleaciones para lograr los objetivos mencionados anteriormente.