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Title in Portuguese: Evolução microestrutural de soldas produzidas com a mistura das ligas AWS ERNiCrMo-3 e AWS ERNiCrMo-4 submetidas a tratamentos térmicos de envelhecimento
Title: Microstructural evolution of welds produced with the blend of AWS ERNiCrMo-3 and AWS ERNiCrMo-4 alloys subjected to aging heat treatments
Author: Santiago, Kamilla Giló
Advisor(s): Motta, Marcelo Ferreira
Co-advisor(s): Silva, Cleiton Carvalho
Keywords: Ciência dos materiais
Resistência à corrosão
Ligas de níquel - Envelhecimento
Nickel superalloy
Issue Date: 17-Dec-2018
Citation: SANTIAGO, K. G. Evolução microestrutural de soldas produzidas com a mistura das ligas AWS ERNiCrMo-3 e AWS ERNiCrMo-4 submetidas a tratamentos térmicos de envelhecimento. 2018. 279 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: O processo MIG/MAG com configuração duplo arame é destacado pela literatura pela sua alta produtividade que é atribuída às suas elevadas taxas de deposição em altas velocidades de soldagem. A utilização da configuração de potenciais isolados nesse processo expande o horizonte de aplicação do MIG/MAG-DA, em virtude de permitir a regulagem de parâmetros específicos em cada um dos eletrodos, tornando possível a produção de metais de solda com composições químicas específicas a partir da deposição de materiais distintos e em diferentes proporções. Desse modo, o processo MIG/MAG-DA foi utilizado para a produção de ligas in-situ com 03 composições químicas distintas por meio da deposição simultânea das superligas de níquel Inconel 625 (AWS ERNiCrMo-3) e Hastelloy C-276 (AWS ERNiCrMo-4), com as respectivas proporções: 50% Inconel 625 + 50% Hastelloy C-276 (liga in-situ A), 35% Inconel 625 + 65% Hastelloy C-276 (liga in-situ B) e 65% Inconel 625 + 35% Hastelloy C-276 (liga in-situ C), com o objetivo de investigar a influência das respectivas composições químicas nas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão de cada uma das respectivas ligas. As soldagens dos revestimentos foram realizadas com a fonte operando no modo corrente constante pulsada e com defasagem entre os pulsos de corrente, os eletrodos posicionados um atrás do outro, onde o arame de maior velocidade de alimentação vinha a frente. Após a soldagem essas ligas in-situ foram envelhecidos em duas condições de temperaturas: 650°C e 950°C durante 10h, 50h, 100h e 200h. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), e dispersão de energia de raios-X (EDS). A avaliação das propriedades mecânicas foi realizada quanto à tenacidade e a dureza das misturas deu-se, respectivamente, de acordo com as normas ASTM E23 (ensaios de impacto Charpy com entalhe em V) e ASTM E384 (microdureza Vickers) e a resistência a corrosão avaliada pelo ensaio por imersão seguindo a norma ASTM G48. A microestrutura dessas ligas in-situ foi constituída por uma matriz γ com fases secundárias ricas em Mo, W e Nb e estruturas complexas constituídas por núcleos de (TiNb)N envolvidos por NbC. Após o envelhecimento à 650°C identificou-se a precipitação da fase γ” em diferentes intensidades nas respectivas ligas in-situ, além da precipitação ao longo dos contornos de grãos. Pelos resultados de MET foi possível identificar a precipitação de uma fase do tipo M 23 C 6 rica em Mo nos contornos de grãos da liga in-situ A. Com relação envelhecimento à 950°C, a liga in-situ B destacou-se pela alta intensidade de precipitação de fases secundárias de maiores dimensões nos contornos de grãos, diferente da liga in-situ C que apresentou uma precipitação fina e discreta. Em geral, a microdureza das ligas in-situ aumentou com o tempo de envelhecimento na temperatura de650°C devido à fase γ”. As ligas in-situ A e C se mostraram mais tenaz e mais resistentes a corrosão que a liga in-situ B, mesmo após o envelhecimento.
Abstract: Tandem GMAW process with isolated potential configuration has been used to expand the horizon of this process, allowing the alloying in-situ development by welding with deposition of different materials in different proportions. From this feature, thicker coatings were carried out by T-GMAW with simultaneous deposition of AWS ERNiCrMo-3 (Inconel 625) and AWS ERNiCrMo-4 (Hastelloy C276) nickel-based alloys in order to obtain alloys manufacture in-situ with distinct chemical compositions which, in turn, could have mechanical strength properties and corrosion performance. The welds were performed with the use of out-of-phase current pulse, the electrodes positioned one behind the other, where the wire with the highest feed speed came forward. This step provided the in-situ manufacture of three kinds of alloys named Alloys in-situ A, B and C, with the proportions of 50% AWS ERNiCrMo-3 plus 50% AWS ERNiCrMo- 4, 35% AWS ERNiCrMo-3 plus 65% AWS ERNiCrMo-4 and 65% AWS ERNiCrMo-3 plus 35% AWS ERNiCrMo-4. In sequence, these in-situ alloys were aged under two temperature conditions: 650°C and 950°C for 10h, 50h, 100h and 200h. The microstructural characterization was performed using light microscopy (LM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS). The impact toughness and hardness of the alloys in-situ were evaluated according to ASTM E23 standards (Charpy V-notched impact tests) and ASTM E384 (Vickers microhardness). The corrosion resistance was evaluated by immersion test according to ASTM G48. The microstructure of the alloys manufacture in-situ consisted of a γ-fcc matrix with secondary phases rich in Mo, W and Nb. In addition, complex structures constituted by core of (TiNb)N and a shell of NbC were also found. After aging at 650°C the precipitation of γ" phase was found into the γ-fcc matrix, displaying different intensities according the kind of in-situ alloy. In addition, precipitation along grain boundaries were observed. TEM results shown that in in-situ alloy A a Mo-rich M 23 C 6 carbide particle was identified at the grain boundary. Concerning the aging at 950°C, the in-situ alloy B stood out due to the high intensity of precipitation of larger secondary phases at the grain boundaries, in contrast with the in- situ alloy C that showed a thin and discrete precipitation. In general, the microhardness of the alloys increased with the aging time to 650°C due to the γ" phase. Alloys in-situ A and C showed greater impact toughness and resistance to corrosion than alloy B, even after aging.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/41624
metadata.dc.type: Tese
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