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Tecnología de mecanizado y características de las piezas de aleación de cromo

El estudio de los materiales de alta temperatura de aleación de cromo comenzó a mediados de la década de 1950. Debido a que la temperatura de transición plástico-frágil de la aleación de cromo es más alta que la temperatura ambiente, está expuesta al aire a alta temperatura. Debido a la infiltración de nitrógeno, la plasticidad de la aleación se deterioró y la resistencia al impacto no pudo cumplir los requisitos. Las aleaciones de cromo no se han desarrollado ni aplicado en álabes de turbina y paletas guía de motores a reacción a temperaturas superiores a las de las superaleaciones a base de níquel. Una aleación compuesta de otros elementos añadidos a base de cromo es una aleación refractaria. En comparación con el níquel metálico, el cromo metálico tiene un alto punto de fusión (1860 ° C), alta resistencia específica (relación de resistencia y densidad), buena resistencia a la oxidación y resistencia a la corrosión de azufre, combustible diesel y agua de mar. En comparación con el níquel metálico, el cromo metálico tiene un alto punto de fusión (1860 ° C) y una alta resistencia específica (relación de resistencia a la densidad). Tiene buena resistencia a la oxidación y resistencia a la corrosión al alto contenido de azufre, combustible diesel y agua de mar.

Mecanizado de aleación de cromo
Principio de síntesis de aleaciones de cromo
La adición de elementos de aleación de solución sólida en cromo puede mejorar la resistencia de la aleación, pero la plasticidad se deteriora. Solo aquellos elementos que tienen mayor afinidad con elementos de impurezas intersticiales como el carbono, el oxígeno y el nitrógeno, como el antimonio, el titanio y el antimonio, pueden mejorar su plasticidad. Esto se debe a que estos elementos pueden formar precipitados con impurezas intersticiales y reducir el contenido de solución sólida en la matriz. A menudo se les conoce como "agentes de limpieza". Cuando el contenido de itrio es 0.1% ~ 0.2%, se mejora la plasticidad de la aleación. El fortalecimiento de la precipitación o la dispersión puede mejorar la resistencia a la fluencia de las aleaciones de cromo a temperatura elevada, y la plasticidad de las aleaciones de cromo también se mejora mediante el fortalecimiento de la precipitación o la dispersión, por lo que es más ventajoso desarrollar precipitaciones o aleaciones de cromo que fortalezcan la dispersión.


Clasificación de aleación de cromo
Hay principalmente aleaciones reforzadas por dispersión y aleaciones reforzadas por precipitación.

(1) Dispersión de aleación reforzada.
A principios de la década de 1960, el estadounidense D.M Scruggs agregó óxido de magnesio al cromo mediante pulvimetalurgia para formar una aleación reforzada con dispersión Chrome 30 (Cr-0.5Ti-6MgO). Esta aleación tiene buena plasticidad a temperatura ambiente y resistencia a la oxidación a alta temperatura. Esto se debe a la formación de espinela MgO Cr2O3 estructura en la superficie de la aleación por óxido de cromo y óxido de magnesio en la atmósfera oxidante de 1000-1200 C, lo que mejora la resistencia a la oxidación a alta temperatura. Tiene un buen rendimiento en condiciones de alto flujo de calor y se ha utilizado como termopozo. Sin embargo, la resistencia al impacto de la aleación a temperatura ambiente todavía es muy baja, y solo se puede mejorar cuando la temperatura es superior a 240 C.


(2) Aleación que fortalece la precipitación.
La serie de aleaciones de cromo-tántalo es una aleación preparada mediante la adición de un elemento que forma una fase de precipitado basada en Cr-2Ta y tiene una buena resistencia a la fluencia y una cierta ductilidad a temperatura ambiente. La aleación Cr-2Ta-0.1C es una fase precipitada de carburo de tantalio. Dichas aleaciones también incluyen Cr-2Ta-0.1Ti-0.5Si, Cr-2Ta-0.05B-0.05Zr-0.1C y similares. Además, la aleación de otros componentes es Cr-0.3Y-2.4Ti-0.5Zr-0.5C. Estas aleaciones están hechas de carburo de titanio y carburo de circonio como fase de precipitación, y se agrega cerio como agente purificador. La aleación Cr-0.5Ti-0.1N es una fase precipitada de nitruro de titanio. Sin embargo, la resistencia al impacto de estas aleaciones a temperatura ambiente es pobre, y solo se puede mejorar por encima de 200 ° C. La tabla muestra las propiedades de ruptura por fluencia y la resistencia al impacto de varias aleaciones de cromo. Hay menos aleaciones de cromo reforzado con solución sólida. La antigua marca de la Unión Soviética BX4 es una aleación de cromo de alta aleación. Los principales elementos de aleación son níquel y tungsteno. El contenido de tungsteno es tan alto como 38% y se usa en una atmósfera corrosiva a alta temperatura.


Comportamiento a la fluencia y fractura de Impacto-plástico-frágil Temperatura de Transición de varias aleaciones de cromo
composición de aleación
 
estrés
/ MPa
temperatura
/ ℃
Tiempo de descanso / h
 
Temperatura de transición / ℃
Cr-2Ta-0.1C 93.8 1050 414 200
Cr-2Ta-0.1Ti-0.5Si 93.8 1050 246  
Cr-2Ta-0.05B-0.05Zr-0.1C 93.8 1050 674 200

Proceso de preparación
El lingote de aleación de cromo se puede obtener mediante dos métodos de fundición o pulvimetalurgia. Debido a la alta presión de vapor de cromo, está protegido por un gas inerte durante la fundición. El cromo electrolítico refinado con yoduro de cromo o hidrógeno se usa como materia prima, y se añaden elementos de aleación, y se puede obtener una palanquilla de alta calidad por fusión. Las aleaciones reforzadas por dispersión se pueden obtener mediante pulvimetalurgia directamente agregando un compuesto de fase dispersa al cromo. El procesamiento de plástico de aleación se puede usar para extruir el tocho, luego forjar o rodar, usando una funda de cuchara suave para facilitar la deformación, después del procesamiento, la funda de acero se puede quitar por decapado. Algunos objetivos de aleación de cromo también se pueden formar mediante prensado isostático en caliente.

Aleación de fortalecimiento

Los elementos que fortalecen la solución sólida de las aleaciones de cromo son tántalo, niobio, tungsteno, molibdeno y similares. La fase de fortalecimiento de la precipitación contiene principalmente boruros, carburos y óxidos de elementos del Grupo IVA y del Grupo VA. Algunas aleaciones usan una combinación de fortalecimiento de solución sólida y fortalecimiento de precipitación para aumentar su resistencia. Por ejemplo, C-207 y Cl-41 [Cr-7.1Mo-2 Ta-0.09 C-0.1 (Y + La)] son ​​soluciones sólidas reforzadas con tungsteno o molibdeno, y también tienen refuerzo de precipitación de carburo y contienen una pequeña cantidad de rutenio u osmio. Y como carroñero para mejorar la resistencia a la oxidación. Ambas aleaciones tienen una alta resistencia a la tracción (10 a 15 kgf / mm) en el rango de temperatura de 1093 a 1149 ° C. La aleación E, la aleación J (Cr-2Ta-0.5Si) y la aleación H (Cr-2 Ta-0.5 Si-0.5 R) tienen la misma composición química Cr-2Ta-0.5Si, y cada una agrega una pequeña cantidad de otros componentes, la resistencia es menor que C -207 y Cl-41, pero la temperatura de transición frágil-plástica también es menor. La aleación BX-4 es una aleación de fundición con una resistencia ligeramente mayor que la aleación C-207, pero su plasticidad es pobre.
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