In this work, API X-65 pipeline steel non-conventionally heat treated, to enhance its mechanical resistance, was welded using the Metal Inert Gas (MIG) process with and without the application of low intensity axial magnetic fields (6 mT). Microstructural and mechanical characterization of the welds revealed that the use of the magnetic field during welding improved the toughness of the welds and therefore increased their mechanical strength. Failure of the welds occurred far from the weld beads. The electromagnetic stirring of the weld pool significantly reduced the levels of porosity in the weld beads and favored columnar grain growth due to the ferromagnetic nature of the base metal and filler wire. Impact toughness was also improved from 120 to 266 J. Hardness values measured across the welds indicate that the use of the magnetic field during welding yields welds suitable for withstanding sulphide stress cracking.

Con el propósito de valorar el efecto del Si en la estabilidad térmica del TiC en aluminio líquido, se incorporaron partículas de TiC en baños de aluminio de alta pureza y en una aleación Al-7%Si. Los materiales compuestos fueron sometidos a tratamientos térmicos en el intervalo de temperaturas entre 500°C y 1000°C por tiempos de 48 y 6 horas para la matriz de aluminio y la aleación, respectivamente. Las muestras fueron caracterizadas por microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y análisis de imágenes. Los resultados revelaron que el TiC reacciona lentamente en el estado sólido, pero la reacción se incrementa en el estado líquido con la temperatura a un máximo a 725°C y 800°C para el Al y la aleación, respectivamente. El resultado de la degradación del TiC en los baños de aluminio es la precipitación y crecimiento de intermetálicos Al-Ti y Al-Ti-Si en forma de bloques angulares y pequeños bloques de Al4C3. Estos últimos, envuelven las partículas remanentes de TiC cuando la degradación es severa. A temperaturas superiores a 725°C, la reacción entre el TiC y el Al para formar TiAl3 y Al4C3 disminuyó y entre 800°C y 1000°C, la disolución del TiC en Al produce principalmente Al4C3 en menores cantidades conforme la temperatura se incrementa. En la aleación Al-7%Si, esta tendencia se observó a temperaturas superiores a 800°C. Los análisis por espectroscopía de rayos X de los intermetálicos formados en la aleación y difracción de rayos X de las muestras tratadas térmicamente indicaron una composición promedio TiAl2.39Si0.39 con la estructura cristalina del intermetálico TiAl3. La comparación de las fracciones de TiC remanentes en los baños de aluminio revelan que el Si acelera la cinética de la reacción de disolución del TiC y que el mecanismo es diferente a “bajas” y “altas” temperaturas.

In order to assess the effect of Si on the thermal stability of TiC in molten Al, TiC particles were incorporated into Al melts of high purity and Al-7wt.%Si. The composites were heat treated between 500°C and 1000°C and held at temperature for 48 and 6 h for the pure Al matrix and the Al-7wt.%Si alloy, respectively. The samples were characterised by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and image analysis. The findings revealed that TiC slowly reacts in solid state, but the reactivity increases in liquid state with temperature to a maximum at 725°C and 800°C for pure Al and the Al-7wt.%Si alloy, respectively. The degradation of TiC particles in the Al melts resulted in the precipitation and growth of intermetallics into blocky shapes and little blocks of Al4C3. The latter phase was seen to coat the remaining TiC particles in heavily reacted samples. At temperatures larger than 725°C, the reaction between TiC and Al to form TiAl3 and Al4C3 decreased and between 800°C and 1000°C, dissolution of TiC in Al produces Al4C3 in decreasing levels as the temperature increases. In the Al-7wt.%Si alloy, this tendency was observed at temperatures larger than 800°C. Energy dispersive Xray analysis of the intermetallics formed in the Al-7wt.%Si alloy and X-ray patterns of the heat treated samples indicated an average composition of TiAl2.39Si0.39 with the crystalline structure of the TiAl3 phase. Comparison of the remaining TiC fractions in the Al melts reveal that Si enhances the kinetics of the dissolution of TiC and that the mechanism is different at “low” and “high” temperatures.

Se realizaron intentos para infiltrar camas de TiC con una aleación Al-7wt.%Si con y sin fundente. La aleación a infiltrar es colocada sobre la cama cerámica y el ensamble es calentado a 680, 820 y 1100°C en atmósfera de Ar o en aire atmosférico y es mantenido a la temperatura por una hora. El polvo de TiC fue mezclado con el fundente base K-Al-F en diferentes proporciones. Las muestras infiltradas fueron caracterizadas microestructuralmente por microscopia de barrido de electrones, análisis de energía dispersiva de rayos X (EDRX) y difracción de rayos X (DRX). Se encontró que las camas de TiC no infiltraron con  y sin fundente en el intervalo de temperaturas evaluado en aire, únicamente se observó infiltración parcial con un alto contenido de fundente. Por el contrario, cuando el fundente estuvo presente en Ar, la infiltración fue exitosa a temperaturas de 680°C y la cama de TiC sin fundente únicamente infiltró a 1100°C. Se piensa que el fundente base K-Al-F, el cual es similar a los baños criolíticos y tiene una alta solubilidad por el Al2O3, disuelve la capa de óxido del aluminio líquido y previene su reoxidación, permitiendo que ocurra infiltración a temperaturas de 680°C. La caracterización microestructural reveló diferentes grados de reacción dependiendo de la temperatura de infiltración, siendo los productos de reacción Al4C3 e intermetálicos complejos Ti-Al-Si.

Trials to infiltrate TiC beds with and without flux were conducted with an Al-7wt.%Si alloy. The metal infiltrant is simply placed on top of the ceramic bed and the two are heated to 680, 820 and 1100°C in an Ar atmosphere or in atmospheric air and held at temperature for 1 hour. TiC powder was mixed with the K-Al-F flux in different ratios. Infiltrated specimens were microstructurally characterised using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX) and X-ray diffraction (XRD). It was found that TiC beds could not be infiltrated, with and without flux, across the interval of temperatures studied in air, only partial infiltration was seen with a high flux ratio. Conversely, when the flux was present in Ar, successful infiltration occurred at temperatures as low as 680°C and the single TiC bed was only infiltrated at elevated temperature. The K-Al-F flux, which is similar to cryolite and has high solubility for Al2O3, is thought to dissolve the oxide skin and prevent further oxidation of the melt enabling thus infiltration to occur as low as 680°C. The microstructural characterization revealed different levels of reaction depending on infiltrating temperature, the reaction products being Al4C3 and complex Ti-Al-Si intermetallics.