Title

AVALIAÇÃO DE TRINCAS A QUENTE EM FUNDIDOS DE PRECISÃO EM SUPERLIGAS POR TERMODINÂMICA COMPUTACIONAL

EVALUATION OF HOT TEARING IN SUPERALLOYS INVESTMENT CASTING USING COMPUTATIONAL THERMODYNAMICS

Authorship

Flávio Beneduce Neto; Rodrigo Magnabosco; André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva

Flávio Beneduce Neto

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Rodrigo Magnabosco

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André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva

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DOI

10.5151/1516-392X-25215

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Abstract

As trincas a quente ou de solidificação em peças micro-fundidas em superligas a base de níquel podem ser um item importante no índice de perdas em componentes específicos. O aparecimento desse defeito está ligado fundamentalmente à quantidade de líquido interdentrítico nos últimos estágios da solidificação e, principalmente, ligado à composição química desse líquido. Há duas ligas amplamente utilizadas na produção de rotores para turbo-compressores ou turbinas para a geração de energia: o Inconel 713C e o Inconel 713LC. A diferença entre estas duas ligas é essencialmente o teor de carbono. Curiosamente, a liga LC tem uma maior tendência ao aparecimento de trincas de solidificação. O presente trabalho procura identificar as diferenças de comportamento na solidificação dessas duas ligas através da termodinâmica computacional e ligar essas diferenças no aparecimento das trincas. Os resultados indicaram que os teores de Zr e Nb do líquido remanescente da solidificação são muito superiores na liga LC causados pelo atraso na precipitação dos carbonetos tipo MC nessa região que deve ser a fase que aumenta a resistência mecânica da área. O correto balanceamento da composição química da liga em relação aos elementos citados permitiu que o índice de perdas por trincas de solidificação caísse para níveis próximos a zero.

The hot tears or solidification cracking in Ni-based superalloys investment casting parts can be an important item in the scrap rate in specific components. The appearance of this defect is linked to the amount of interdendritic liquid of the last stages of solidification and it is mainly linked to the chemical composition of the liquid. There are two widely used alloys in the production of rotors for turbo-chargers or turbines for power generation: Inconel 713C and Inconel 713LC. The difference between these two alloys is essentially carbon. Interestingly, the LC alloy has a greater tendency to cracking. This paper try to identify the differences on solidification behavior of these two alloys through computational thermodynamics and link these differences in the appearance of cracks. The results indicated that the contents of Zr and Nb of liquid remaining in the alloy is much higher on LC alloy caused by the delay in the precipitation of MC type carbides in this region which must be the phase that increases the mechanical strength of the area. The correct balancing of the chemical composition of the alloy regarding those elements allowed the scrap rate for hot tearing decreased to near zero levels.

Keywords

Trinca a quente; Superligas; Inconel 713; Fundição de precisão

Hot tears; Superalloys; Inconel 713; Investment casting