The Dilatometric Analysis of the High Carbon Alloys from Ni-Ta-Al-M System

• Autorzy: Bała P.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0164

Warianty tytułu

PL

Badania dylatometryczne wysokowęglowych stopów z układu Ni-Ta-Al-M

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the following work presents results of high carbon alloys from the Ni-Ta-Al-M system are presented. The alloys have been designed to have a good tribological properties at elevated temperatures. Despite availability of numerous hot work tool materials there is still a growing need for new alloys showing unique properties, which could be used under heavy duty conditions, i.e. at high temperatures, in a chemically aggressive environment and under heavy wear conditions. A characteristic, coarse-grained dendritic microstructure occurs in the investigated alloys in the as-cast condition. Primary dendrites with secondary branches can be observed. Tantalum carbides of MC type and graphite precipitations are distributed in interdendritic spaces in the Ni-Ta-Al-C and Ni-Ta-Al-C-Co alloys, while Tantalum carbides of MC type and Chromium carbides of M₃C₂ type appeared in the Ni-Ta-Al-C-Co-Cr and Ni-Ta-Al-C-Cr alloys. In all alloys γ’ phase is present, however, its volume fraction in the Ni-Ta-Al-C and Ni-Ta-Al-C-Co alloys is small. During heating from as-cast state in Ni-Ta-Al-C and Ni-Ta-Al-C-Co alloys, the beginning of the tantalum carbides precipitation process (MC type) followed (or simultaneous) by the intermetallic phase precipitation (γ’ – Ni₃(AlTa)) was stated, while in Ni-Ta-Al-C-Co-Cr and Ni-Ta-Al-C-Cr alloys, besides Tantalum carbides also the Chromium carbides precipitation occurred. It means that the investigated alloys were partially supersaturated in as-cast state. Above 1050°C in all investigated alloys the γ’ phase is dissolving. In addition, the precipitation of secondary carbides during slow cooling was occured.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nowych stopów z układu Ni-Ta-Al-M o dużym stężeniu węgla. Stopy te zostały zaprojektowane do pracy w wysokiej temperaturze i w warunkach silnego zużycia tribologicznego. Pomimo, że istnieje wiele materiałów narzędziowych do pracy na gorąco wciąż istnieje silna potrzeba poszukiwania nowych materiałów o unikatowych własnościach, które mogłyby pracować w bardzo trudnych warunkach, tj. wysokiej temperaturze, agresywnym chemicznie środowisku i w warunkach silnego zużycia tribologicznego. W stanie po odlaniu badane stopy cechują się charakterystyczną budową dendrytyczną. Widoczne są pierwszo i drugorzędowe dendryty. W stopach Ni-Ta-Al-C i Ni-Ta-Al-C-Co w obszarach międzydendrytycznych rozmieszczone są węgliki tantalu typu MC oraz grafit, natomiast w stopach Ni-Ta-Al-C-Co-Cr i Ni-Ta-Al-C-Cr węgliki tantalu typu MC oraz węgliki chromu typu Cr₇C₃. We wszystkich stopach występuje faza γ’, choć jej udział objętościowy w stopach Ni-Ta-Al-C i Ni-Ta-Al-C-Co jest nieduży. Podczas nagrzewania ze stanu lanego w stopach Ni-Ta-Al-C i Ni-Ta-Al-C-Co stwierdzono wydzielanie węglików wtórnych tantalu typu MC z następnym (lub równoczesnym) wydzielaniem fazy (γ’ – Ni₃(AlTa)). Natomiast w stopach Ni-Ta-Al-C-Co-Cr i Ni-Ta-Al-C-Cr oprócz węglików wtórnych tantalu wydzielają się węgliki wtórne chromu. Oznacza to, że badane stopy w stanie po odlaniu były w stanie częściowego przesycenia. Powyżej 1050°C we wszystkich badanych stopach rozpuszczają się wydzielenia fazy γ’. Wtórne wydzielanie węglików stwierdzono również podczas wolnego chłodzenia od temperatury 1200°C.

Słowa kluczowe

EN

Ni-based alloys; phase transformation; dilatometric analysis; gamma prime phase; carbides

PL

stopy na bazie niklu; przemiany fazowe; analiza dylatometryczna; faza gamma prim; węgliki

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 3
• Strony: 977--980
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bała P.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland
• AGH University of Science and Technology, Academic Centre For Materials and Nanotechnology, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] A. K. Sinha, Physical metallurgy handbook, The McGraw-Hill Companies, Inc., 2003.
• [2] J. Krawczyk, P. Bała, J. Pacyna, The effect of carbide precipitate morphology on fracture toughness on low-tempered steels containingNi, Journal of Microscopy 237, 411-415 (2010).
• [3] M. Madej, Copper infiltrated high speed steel based composites with iron additions. Arch Metall Mater 54, 1083-1091 (2009).
• [4] R. W. K. Honeycombe, H. K. D. H. Bhadeshia, Steels. Microstructure and properties, 2nded. London: Edward Arnold, 1995.
• [5] P. Bała, The kinetics of phase transformations during tempering of tool steels with different carbon content, Arch Metall Mater 54, 491-498 (2009).
• [6] J. R. Davies, Metallurgy, Processing and Properties of Su-peralloys, ASM Speciality Handbook: Heat Resistant Materials, ASM International, 1997.
• [7] M. J. Donachie, S. J. Donachie, Superalloys. A technical guide, ASM International, Materials ParkOH, second edition, 2008.
• [8] M. Durand-Charre, The microstructure of superalloys, CRC Press, 1997.
• [9] Y. Birol, Thermal fatigue testing of Inconel 617 and Stellite 6 alloys as potential tooling materials for thixoforming of steels, Mat Sci Eng A 527, 1938-1945 (2010).
• [10] C. Stöcker, M. Zimmermanna, H.-J. Christ, Z.-L. Zhanb, C. Cornet, L.G. Zhao, M.C. Hardy, J. Tong, Microstructural characterisation and constitutive behaviour of alloy RR1000 under fatigue and creep-fatigue loading conditions, Mat Sci Eng A 518, 27-34 (2009).
• [11] M. Koori, M. Morishita, K. Yoshikawa, O. Tsuda, Nickel-based heat-resistant alloy for dies. European Patent Application EP0460678.
• [12] P. Bała, Microstructural characterization of the new tool Ni-based alloy with high carbon and chromium content, Arch Metall Mater 55, 1053-1059 (2010).
• [13] P. Bała, Microstructure characterization of high carbon alloy from the Ni-Ta-Al-Co-Cr system, Arch Metall Mater 57, 937-941 (2012).
• [14] K. Ziewiec, Z. Kędzierski, The microstructure development in Fe32Cu20Ni28P10Si5B5 immiscible alloy and possibilities of formation of amorphous/crystalline composite, J. Alloys Compd. 480, 306-310 (2009).
• [15] T. Kozieł, Z. Kędzierski, A. Zielińska-Lipiec, J. Latuch, G. Cieslak, TEM studies of melt-spun alloys with liquid miscibility gap, J. Microsc. 237, 267-270 (2010).
• [16] B. Dousti, R. Mojaver, H. R. Shahverdi, R.S. Mamoory, Microstructural evolution and chemical redistribution in Fe-Cr-W-Ti-Y2O3 nanostructured powders prepared by ball milling, J. Alloys Compd. 577, 409-416 (2013).