Tratamento térmico de solubilização em superliga à base de níquel B1914 e comparação de dados termodinâmicos

Abstract

Nos dias de hoje a indústria aeronáutica emprega vastamente a utilização de superligas devido a características apresentadas por esses materiais, tais como a resistência alta à fluência, o que torna a utilização de superligas imprescindível nas aeronaves que necessitam dessa (dentre outras) propriedades mecânicas para trabalhar sob condições e meios extremos. Sendo assim, é de extrema importância o estudo de tais ligas, para que se possa prever o comportamento destas em função das fases que serão formadas durante o trabalho, e verificar se as ferramentas utilizadas para prever o aparecimento dessas fases, como o software Termocalc, condizem com o que realmente ocorre quando as ligas trabalham sob temperaturas altas durante longos períodos. Com isso, este trabalho tem por objetivo encontrar a melhor condição para a solubilização total das fases presentes - inclusive as microssegregações provenientes da condição bruta de fusão na superliga B1914 - de forma que esta fique com uma estrutura homogênea para garantir um melhor tratamento térmico futuro de longa duração (envelhecimento) e comparar com os cálculos termodinâmicos realizados por um software baseado no método Calphad. A superliga estudada B1914 que em sua composição química fez-se a substituição parcial do carbono pelo boro para impedir a formação do carbeto MC (Metal + Carbono), que quando exposto a temperaturas elevadas (760 – 1000 °C) se decompõe no carbeto M23C6 que por sua vez não é estável e prejudica as propriedades mecânicas do material, tal processo de decomposição do carbeto MC, libera elementos químicos propícios à geração das fases topologicamente compactas (FTC) que são formadas pela liberação dos elementos Cr, Mo e W e resultam na redução das propriedades mecânicas da liga. Todavia, com o intuito de evitar a liberação desses elementos químicos, fez- se a adição de boro para propiciar a formação de boretos que são mais estáveis que os carbetos, o que, aumentou a ductilidade do material, assim os contornos de grão suportam mais as deformações. A superliga- na qual ocorreu gradativamente e significativamente a dissolução das placas da fase γ’ e dos boretos M3B2 nos contornos de grão na matriz γ sem chegar à fusão incipiente no material- foi submetida ao tratamento térmico de solubilização durante 4h, 24h e 100h a 1150 °C. No entanto, a solubilização total não foi alcançada em nenhuma das condições do tratamento. Talvez haja a possibilidade de isso ocorrer elevando a temperatura do tratamento térmico de solubilização sem chegar a 1250 °C para não haver fusão incipiente e/ou deixar o material solubilizar por períodos maiores que 100 horas.

Nowadays the aeronautical industry highly employs the use of superalloys due to the high creep resistence present in those materials that makes its essential use in aircraft working under extreme conditions and means. Therefore, the study of such alloys is extremely important, to predict the behavior of these in function of the phases that will be formed, and to verify if the tools used to predict these phases, such as Termocalc software, consistent with what actually occurs when the alloys work over high temperatures for long periods. Therefore, this study aims to find the best condition for the total solubilization of the presents phases- including microssegregation from the fusion gross condition in the superalloy B1914- so that it stands with a homogeneous structure to ensure a better future long-term heat treatment (aging) and compare with the thermodynamic calculations performed by software based on CALPHAD method. The superalloy studied B1914 which in its chemical composition becames from partial substitution of carbon by boron to prevent the formation of MC carbide when exposed to high temperatures (760-1000 °C) decomposes in M23C6 carbide. The topologically closed phases (TCP), which minimize the mechanical properties of the alloy (elements such as Cr, Mo and W), They are formed from chemical elements that are released during the decomposition of MC carbide. However, in order to prevent the release of these chemical elements was made the addition of boron to form boride that are more stable than carbides, which increased the ductility of the material, so that the grain boundaries support more deformations. The superalloy- in which occurred gradually and significantly the dissolution of the γ’ phase plates and M3B2 borides at the grain boundaries in the γ matrix without reaching the incipient melting in the material- was subjected to thermal solubilization treatment for 4h, 24h and 100h at 1150 °C. However, the total solubilization was not reach in any of the treatment conditions. Maybe there is a possibility of this happening by raising the temperature of the solubilization heat treatment without achieving at 1250 °C for no incipient melting and/or allow material to solubilize for periods greater than 100 hours.