Influencia de la velocidad de calentamiento a la austenita sobre el comportamiento en transformación en aceros de alta temperatura para reactores nucleares avanzados

Abstract

En este trabajo se estudia la influencia que tiene la rampa de calentamiento utilizada en el austenizado de un acero ASTM A335 grado P91 (9Cr1MoNbVN) sobre las transformaciones de fase producidas luego del mismo; esto es, durante el proceso de enfriamiento continuo posterior. El acero en estudio se caracteriza por su resistencia a la corrosión y a la termofluencia, propiedades que le permiten operar a temperaturas cercanas o incluso superiores a los 600°C. La combinación de esas propiedades con una excelente resistencia al hinchado hace que este acero sea considerado para el diseño de elementos estructurales en reactores nucleares de generación IV. En estudios previos, realizados por el grupo de investigación en el que se desarrolla el presente trabajo, se ha observado que frente a determinadas condiciones de calentamiento estos aceros pueden ser afectados por crecimiento anormal de grano. Asimismo, se han estudiado las transformaciones en enfriamiento continuo en ciclos térmicos con condiciones de calentamiento lento (300-400 ºC/h). Se ensayaron probetas austenizadas a 1050°C durante 30 minutos, con rampas de calentamiento de 1, 50 y 100°C/s, y enfriadas con velocidades de 70, 100 y 170°C/h. Las microestructuras obtenidas fueron caracterizadas mediante dilatometría, microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y espectroscopía Mössbauer. El incremento en la velocidad de calentamiento previa al austenizado produjo un incremento en las temperaturas de inicio y fin de la transformación de martensita revenida a austenita, un decremento en las temperaturas de inicio de la transformación de austenita a ferrita, un incremento en la fracción transformada a ferrita y un incremento en la temperatura de inicio de la transformación a la martensita. El incremento en la fracción transformada a ferrita podría no mantener una relación directa con la distribución heterogénea de tamaños de grano. Resultado de espectroscopía Mössbauer permitieron estimar hasta un 8% de austenita retenida.