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Diagrama esquemático del proceso tradicional de fundición en molde para aleaciones maestras de alta temperatura
Las aleaciones de alta temperatura, también conocidas como "superaleaciones", son una categoría de materiales metálicos basados principalmente en hierro, níquel o cobalto. Son capaces de funcionar durante períodos prolongados a temperaturas superiores a 600°C y en condiciones de estrés específicas. Estas aleaciones exhiben una resistencia a temperaturas excepcionalmente altas, resistencia a la oxidación y a la corrosión en caliente, así como propiedades de fatiga favorables y tenacidad a la fractura, entre otras características de rendimiento integrales. Una "aleación maestra" es un material refinado (normalmente suministrado en forma de varilla) con una composición adaptada con precisión, destinado a procesos de refundición y fundición.
Actualmente, el proceso de fusión al vacío y fundición de moldes metálicos se utiliza ampliamente para la preparación de aleaciones maestras de alta temperatura, como se ilustra en el siguiente diagrama. En el proceso de fundición de moldes existente, el acero fundido primero se funde y luego fluye a través de un canal de vertido antes de ingresar finalmente a un molde de metal, donde se solidifica y adquiere forma. Este proceso de preparación permite la producción de aleaciones maestras de alta temperatura con composiciones precisas. Mediante métodos como el control del proceso de fundición, la filtración cerámica y el diseño de moldes, se pueden obtener palanquillas con calidad y rendimiento metalúrgico superiores.
Las aleaciones maestras de alta temperatura poseen resistencia excelente a alta temperatura y a la fluencia. Tomando como ejemplo la aleación maestra de alta temperatura K418, después de una fundición precisa de control y purificación de la composición, la composición química de la aleación maestra debe cumplir con los requisitos especificados en la Tabla 1 (según GB/T 14992, GJB 5512.1 y HB 7763). Una vez que la aleación maestra se vuelve a fundir en barras de prueba fundidas con precisión, sus propiedades mecánicas deben satisfacer los requisitos descritos en la Tabla 2.
| Elemento | C | Mo | Cr | Al | Zr | Ti | B | ||||||||||
| Contenido (%) | 0,08~0,16 | 3,80~4,80 | 11,50~13,50 | 5,50~6,40 | 0,060~0,150 | 0,50~1,00 | 0,008~0,020 | ||||||||||
| Elemento | Nb | Fe | Mn | Si | S | P | O | ||||||||||
| Contenido (%) | 1,80~2,50 | ≤1,00 | ≤0,50 | ≤0,50 | ≤0,010 | ≤0,015 | ≤15 ppm | ||||||||||
| Elemento | N | Pb | Sb | Como | Sn | Bi | Ni | ||||||||||
| Contenido (%) | ≤35 ppm | ≤0,0005 | ≤0,001 | ≤0,001 | ≤0,001 | ≤0,00005 | Bal. | ||||||||||
| Número estándar | Variedad | Muestreo | Propiedades de tracción | Rendimiento de durabilidad | ||||||||||||
| θ/℃ | σ b/MPa | σ po.2/MPa | δ5/ | ψ/% | θ/℃ | σ/MPa | T/h | δs/ | ||||||||
| ≥ | ≥ | |||||||||||||||
| GJB5515.1① | Aleación maestra | Barra de prueba de fundición de precisión en estado de fundición | 20 | 755 | 686 | 3.0 | 一 | 750 | 608 | 40 | 3.0 | |||||
| 800 | 755 | 一 | 4.0 | 6.0 | 800 | 490 | 45 | 3.0 | ||||||||
| HB7763② | Aleación maestra | Barra de prueba de fundición de precisión en estado de fundición | 20 | 755 | 686 | 3.0 | - | 750 | 608 | 40 | 3.0 | |||||
| 800 | 755 | 一 | 4.0 | 6.0 | 800 | 490 | 45 | 3.0 | ||||||||
| ①Los ensayos de estiramiento y fluencia pueden realizarse a una misma temperatura. Si el rendimiento de resistencia no está calificado, se puede volver a probar a 800 ℃, 471 MPa y un tiempo de fractura de no menos de 80 horas. Cada 10 hornos deben seleccionarse para una prueba de tracción a largo plazo, y los valores δ 5 y ψ después de la fractura no deben usarse como base para el rechazo. ②Las pruebas de tracción y ruptura por tensión se pueden realizar a una única temperatura seleccionada. Por cada 10 calores producidos, un calor se someterá a pruebas de ruptura por tensión hasta la fractura, tomándose mediciones reales de porcentaje de alargamiento (δ5) y porcentaje de reducción del área (ψ). |
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