[en] EFFECTS OF PRECIPITATION PROCESSES INDUCED BY ORDERING REACTIONS IN A NICKEL BASE SUPERALLOY (59-23 CR-16 MO)

• Main Author: ERIKA SANTANA MOTA NICOLETTI
• Other Authors: FATHI AREF IBRAHIM DARWISH
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2004
• Subjects: [pt] SUPERLIGAS; [en] SUPERALLOYS; [pt] REACOES DE ORDEM; [en] ORDERING REACTIONS
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=5105@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=5105@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.5105

[pt] A superliga a base de níquel 59-23Cr-16Mo foi desenvolvida na década de 90 e tem sido aplicada em indústrias químicas e petroquímicas, bem como em equipamentos de controle ambiental. Esta liga tem apresentado, ocasionalmente, problemas de corrosão por pits em regiões específicas da zona termicamente afetada (ZTA) de juntas soldadas. Com o propósito de estudar os mecanismos atuantes nos processos de precipitação da liga, amostras da mesma foram submetidas a tratamentos de envelhecimento isotérmicos, às temperaturas de 700oC e 900oC, durante intervalos de tempo de 1 a 100 horas. Um estudo da evolução microestrutural do material, a partir da condição de como recebido, foi conduzido através de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por dispersão de energia de (EDS), difração de elétrons retroespalhados (EBSD), difração de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão convencional e de alta resolução. O desempenho mecânico do material, em suas diferentes condições microestruturais, foi avaliado por meio de ensaios de tração uniaxial bem como de micro-dureza. Variações da resistividade elétrica da liga devido a evolução microestrutural foi investigada e o perfil de resistividade elétrica ao longo de uma junta soldada foi levantado. Os resultados obtidos indicaram a presença de reflexões {1, 1/2, 0} nos padrões de difração da maioria das microestruturas em questão. Tais reflexões são características de um estado de ordenação de curto alcance (SRO), e se constituem em evidência da ocorrência de reações de ordem através do mecanismo de empilhamento de planos cristalinos {4,2,0}. Uma vasta população de nanoprecipitados referentes à fase Ni2(Mo,Cr), foi detectada em todas as condições analisadas no presente trabalho. Também foram observados, nas amostras envelhecidas, microprecipitados Ni(Mo,Cr)2, originados a partir de reações de ordem, ocorrendo preferencialmente na área de contornos de grão. O comportamento mecânico do material é associado à precipitação desta fase, a qual governa tanto a transição entre modos de ruptura intragranular para intergranular quanto a degradação da ductilidade da liga. Significativas variações da resistividade elétrica foram detectadas ao longo da ZTA, não associadas à quaisquer alterações microestruturais tendo sido, portanto, atribuídas à variações na quantidade de SRO. === [en] The nickel base superalloy, 59-23Cr-16Mo, was developed in the nineties and has since been used in chemical and petrochemical industries as well as in equipment for environmental control. The alloy has, occasionally, been presenting problems of pit corrosion in the heat affected zones (HAZ) of welded joints. With the purpose of elucidating the mechanisms associated with precipitation processes, specimens were taken from the as-received alloy and submitted to isothermal aging at two different temperatures of 700 and 900oC, for time intervals varying from 1 to 100 hours. A study of the microstructural evolution accompanying the aging treatment was then conducted by means of X-ray diffraction, optical and scanning electron microscopies, making use of the energy dispersion spectroscopy (EDS) and electron back scattering diffraction (EBSD) techniques. Conventional and high resolution electron microscopies were also used as additional tools in order to follow the nanoescale precipitation processes. The mechanical behavior of the alloy in its different microstructural conditions was evaluated by means of uniaxial tensile tests as well as by microhardness measurements. Variations in electrical resistivity accompanying microstructure evolution were followed and electrical resistivity of a TIG welded joint was mapped. The results obtained have indicated the presence of {1, 1/2, 0} reflections in the diffraction patterns of the majority of the microstructures in question. Such reflections, which are typical of short range ordered (SRO) state, indicate that the alloy is prone to precipitation mechanisms via ordering reactions, involving atomic stacking on {4,2,0} planes. A large population of nanoprecipitates, referring to the Ni2(Mo,Cr) phase, was detected in all of the microstructural conditions considered in this work. In addition, the aged specimens were also found to contain microscale Ni2(Mo,Cr)2 particles formed at the grain boundaries via ordering reactions occurring preferentially in the grain boundary area. The mechanical behavior of the aged alloy is strongly related to the precipitation of this microscale phase, which governs the ductility level as well as the transition in the fracture mode from intragranular to intergranular. Finally, the electrical resistivity variation within the HAZ was not associated with microstrutural alterations and therefore was attributed to variations in the quantity of the short range ordered structures.