اثر سرعت سرد کردن بعد از عملیات انحلالی بر رفتار پیری سوپرآلیاژ ریختگی IN718

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، شناسایی و انتخاب مواد مهندسی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران

10.22034/frj.2020.237065.1120

چکیده

در تحقیق حاضر، رفتار پیری سوپرآلیاژ ریختگی ‏IN718‎ متاثر از سرعت سرد کردن بعد از عملیات انحلالی مورد ارزیابی قرار گرفت. به این منظور، ابتدا سوپرآلیاژ ریختگی IN718 در دمای 1050 درجه سانتیگراد به مدت 150 دقیقه محلول سازی شد و سپس، نمونه‌ها با سه نرخ سرمایش 240، 5 و 1/0 درجه سانتیگراد بر ثانیه سرد شدند. پس از اتمام این عملیات نمونه­ها در دمای 750 درجه سانتیگراد و در سه زمان 30، 60 و 90 ساعت پیرسازی شدند. بررسی­های ریزساختاری به وسیله میکروسکوپ­های نوری (OM) و  الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و تفرق پرتو ایکس (XRD) نشان دادند که با افزایش سرعت سرد کردن، شرایط برای نیل به انحلال کامل فراهم می­شود و تنها مقداری فاز TiC باقی می­ماند. با کاهش سرعت سرد کردن و افزایش زمان پیرسازی در کنار افزایش کسر حجمی و اندازه رسوبات ثانویه، میزان استحاله برشی از ''γبه δ نیز بیشتر می­شود تا جایی که رسوبات δ نیز رشد می­کنند. با افزایش سرعت سرد کردن، به دلیل کاهش میزان رسوبات سرمایشی سختی کاهش می­یابد. با افزایش زمان پیرسازی با توجه به رشد غیرعادی رسوبات سختی افزایش و سپس کاهش می­یابد. این کاهش سختی می­تواند به دلیل رشد غیر نرمال دانه­ها و رسوبات ثانویه و تشکیل کروم سفید باشد. با افزایش سرعت سرد کردن پایداری فازی در طول پیری افزایش می­یابد. این ثابت فازی را در روند تغییرات سختی نیز می­توان ملاحظه نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Umbrello D., The Effects of Cutting Conditions on Surface Integrity in Machining Inconel 718 Alloy, In Key Engineering Materials, 2013, 554, 2093-2100.
[2] Arrazola P.J., Kortabarria A., Madariaga A., Esnaola J.A., Fernandez E., Cappellini C., Ozel T., On the machining induced residual stresses in IN718 nickel-based alloy: Experiments and predictions with finite element simulation. Simulation Modelling Practice and Theory, 2014, 41, 87-103.
[3] Cai D., Zhang W., Nie P., Liu W., Yao M., Dissolution kinetics of δ phase and its influence on the notch sensitivity of Inconel 718, Materials Characterization, 2007, 58, 220–225.
[4] Zhu D., Zhang X., Ding H., Tool wear characteristics in machining of nickel-based superalloys, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2013, 64, 60-77.
[5] Kaynak Y., Evaluation of machining performance in cryogenic machining of Inconel 718 and comparison with dry and MQL machining, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2014, 72(5-8) 919-933.
[6] Obikawa T., Kamata Y., Asano Y., Nakayama K., Otieno A.W., Micro-liter lubrication machining of Inconel 718, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2008, 48(15) 1605-1612.
[7] Niang A., Viguier B., Lacaze J., Some features of anisothermal solid-state transformations in alloy 718, Materials Characterization, 2010, 61, 525–534.
[8] Arrazola P.J., Garay A., Fernandez E., Ostolaza K., Correlation between tool flank wear, force signals and surface integrity when turning bars of Inconel 718 in finishing conditions, International Journal of Machining and Machinability of Materials, 2014, 15(1-2) 84-100.
[9]  Sui S., Tan H., Chen J., Zhong C., Li Z., Fan W., Huang W., The influence of Laves phases on the room temperature tensile properties of Inconel 718 fabricated by powder feeding laser additive manufacturing, Acta Materialia, 2019, 164, 413-427.
[10] Aramcharoen A., Chuan S.K., An experimental investigation on cryogenic milling of Inconel 718 and its sustainability assessment, Procedia CIRP, 2014, 14, 529-534.
[11] Gribbin S., Ghorbanpour S., Ferreri N.C., Bicknell J., Tsukrov I., Knezevic M., Role of grain structure, grain boundaries, crystallographic texture, precipitates, and porosity on fatigue behavior of Inconel 718 at room and elevated temperatures, Materials Characterization, 2019, 149, 184-197.
[12] Niang A., Viguier B., Lacaze J., Some features of anisothermal solid-state transformations in alloy 718, Materials Characterization, 2010, 61, 525–534.
[13] Geng L., Na Y.S., Park N.K., Continuous cooling transformation behavior of Alloy 718, Materials Letters, 1997, 30, 401–405.
[14] Anbarasan N., Gupta B. K., Prakash S., Muthukumar P., Oyyaravelu R., Kumar R.J.F., Jerome S., Effect of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of Inconel 718, Materials Today: Proceedings, 2018, 5(2) 7716-7724.
[15] Garcia C.I., Lis A.K., Loria E.A, Deardo A.J., Thermomechanical processing and continuous cooling transformation behavior of IN-718, in: Antolovich S.D., Stusrud R.W., MacKay R.A., Anton D.L., Khan T., Kissinger R.D., Klarstrom D.L(Eds.)., Superalloys  The Minerals, Metals and Materials Society, Pennsylvania, 1992, 527-536.
[16] Jackman L.A., Forming, Fabrication and Heat Treatment of Superalloys, in Superalloys Source Book, ASM, 1984, 217-233.
[17]   Anderson M., Thielin A.L., Bridier F., Bocher P., Savoie, J., δ Phase precipitation in Inconel 718 and associated mechanical properties, Materials Science and Engineering: A, 2017, 679, 48-55.
[18]  Li X., Shi J.J., Cao J.J., Russel A.M., Zhou Z.J., Li C.P., Chen G.F., Improved plasticity of Inconel 718 superalloy fabricated by selective laser melting through a novel heat treatment process, Materials & Design, 2019, 180, 107915.
[19]  Renderos M., Torregaray A., Gutierrez-Orrantia M.E., Lamikiz A., Saintier N., Girot F., Microstructure characterization of recycled IN718 powder and resulting laser clad material, Materials Characterization, 2017, 134, 103-113.
 [20] Belan J., Hurtalová L., Vaško A., Tillová E., Metallography evaluation of IN718 after applied heat treatment. Metallurgical Transactions, 2014, 1(10) 2667-2675.
]21[ شجری ی.، رضوی س.ح.، سید رئوفی ز.س.، اثر عملیات انحلالی بر خصوصیات ریزساختاری رسوبات گاماپرایم در سوپرآلیاژ IN738LC قبل و بعد از پیرسازی، پژوهش‌نامه ریخته‌گری، 1396، 1(2) 99-108.
]22[ سمیعی م.، رضوی س.ح.،  سید رئوفی ز.س.، اثر سرعت سردکردن و نگه‌داری‏ زیر صفر عمیق بر ریزساختار و سختی سوپرآلیاژ ریختگی ‏IN738LC‏ پس از عملیات حرارتی آنیل انحلالی کامل، پژوهش‌نامه ریخته‌گری، 1398، 3(1) 45-52.
[23] Smith M., Bichler L., Yannacopoulos S., Gholipour J., Wanjara P., Characterization of in-service and virgin inconel 718 superalloy, COM 2014-Conference of Metallurgists Proceedings ISBN: 978-1-926872-24-7.
[24] Xixue X., Xinjie D., Baosen W., The effect of post-weld heat treatment temperature on the microstructure of Inconel 625 deposited metal, Journal of Alloys and Compounds, 2014, 593, 110-116.
 [25] Zhang Y.N., Cao X., Wanjara P., Microstructure and hardness of fiber laser deposited Inconel 718 using filler wire, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2013, 69(9-12) 2569-2581.
[26] Renhof L., Guder S., Werner E., Hardness and phase analysis of IN 718 deformed at high strain rate, Analytical and bioanalytical chemistry, 2004, 379(4) 619-621.
[27] Sharghi-Moshtaghin R., Kahn H., Ge Y., Low-temperature carburization of the Ni-base superalloy IN718: improvements in surface hardness and crevice corrosion resistance, Metallurgical and Materials Transactions A, 2010, 41(8) 2022-2032.
[28]  Bi Z., Dong J.X., Zhang M.C., Zheng L., Xie X.S., Mechanism of α-Cr precipitation and crystallographic relationships between α-Cr and δ phases in Inconel 718 alloy after long-time thermal exposure, International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 2010, 17(3) 312-317.
[29] Shajari Y., Seyedraoufi Z.S., Alizadeh A., Razavi S.H., Porhonar M., Mirzavand M., Effect of solution temperature of rejuvenation heat treatment on the stability of γ' precipitates in Ni-base superalloy IN738LC during long-term heating, Materials Research Express, 2019, 6(12) Article No. 25050.
[30] Bi Z., Dong J., Zhang M., Zheng L., Xie X., Mechanism of α-Cr precipitation and crystallographic relationships between α-Cr and δ phases in Inconel 718 alloy after long-time thermal exposure, International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, 2010, 17, 312–317.