A quantitative description of the microstructure of hot-deformed Ni-Fe superalloy

• Autorzy: Ducki K. J. , Mendala J. , Swadźba L.

Warianty tytułu

PL

Ilościowy opis mikrostruktury odkształconego na gorąco nadstopu Ni-Fe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of research concerning the influence of hot deformation parameters on the microstructure and plastic properties of an Incolloy 718 type superalloy. The hot deformation characteristics of alloy were investigated by hot torsion tests using of Setaram torsional plastometer of type 7 MNG. The tests were executed at constant strain rates of 0.1 and 0.1 s-1, and testing temperature in the range of 900 to 1150°C and were conducted until total fracture of the samples. The structural inspections were perfonned on microsections taken from plastometric samples after so called “freezing”, i.e. rapid cooling of samples in water from deformation temperature. Plastic properties of the alloy were characterized by worked out flow curves and the temperature relationships of flow stresses and the strain limits. The flow stress of the torsion tests showed a single peak in the flow stress-strain curves, and indicated that recovery and dynamic recrystallization took place during the hot deformation. A quantitative analysis ofthe investigated microstructures was carried out by means of a computer program MET-ILO and the main stereological parameters were determined. For the analyzed microstructures the relationships between the process parameters and the recrystallized grain size, inhomogenity and shape of grains have been determined. It was found that mean grain size after recrystallization increases with an increasing deformation temperature and with growth of strain rate. Functional relation between the Zener-Hollomon parameter and the mean grain size after dynamic recrystallization have been developed and activation energy of the hot plastic deformation process has been estimated.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów odkształcania plastycznego na gorąco na mikrostrukturę i właściwości plastyczne nadstopu typu Inconel 718. Badania odkształcalności stopu wykonano metodą skręcania na gorąco na plastomerze skrętnym typu 7 MNG firmy Setaram. Próbki cylindryczne pełne skręcano do zerwania w zakresie temperatury 900÷1150°C ze stałą prędkością odkształcania 0,1 i 1,0 s-1. Badania strukturalne prowadzono na odcinkach pobranych z próbek plastometrycznych po ich ,,zamrożeniu”, tj. oziębianiu w wodzie bezpośrednio z temperatury skręcania. Na wyznaczonych krzywych płynięcia określono wskaźniki charakteryzujące właściwości plastyczne stopu w próbie skręcania i odkształcalność graniczną. Opracowane krzywe płynięcia plastycznego stopu wykazują pojedyncze maksimum naprężenia uplastyczniającego, co świadczy o przebiegu procesu zdrowienia i rekrystalizacji dynamicznej podczas odkształcania na gorąco. Do analizy ilościowej zastosowano program komputerowy MET-ILO i wyznaczono podstawowe parametry stereologiczne badanych mikrostruktur. Dla analizowanych mikrostruktur wyznaczono zależności pomiędzy parametrami odkształcania plastycznego a wielkością, jednorodnością i kształtem ziarna zrekrystalizowanego. Wykazano, że średnia wielkość ziarna po rekrystalizacji wzrasta w miarę podwyższania temperatury odkształcania i wzrostu prędkości odkształcania. Opracowano zależność funkcyjną pomiędzy parametrem Zenera-Holomona a średnią wielkością ziama po rekrystalizacji dynamicznej oraz oszacowano energię aktywacji procesu odkształcania plastycznego na gorąco.

Słowa kluczowe

EN

Incolloy 718; hot deformation; recrystallization; quantitative metallography; Zener-Hollomon parameter

PL

nadstop IN 718; odkształcanie na gorąco; rekrystalizacja; metalografia ilościowa; parametr Zenera-Hollomona

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 261--264
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ducki K. J.

• Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Silesian University of Technology, Katowice

autor

Mendala J.

• Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Silesian University of Technology, Katowice

autor

Swadźba L.

• Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Silesian University of Technology, Katowice

Bibliografia

• [1] Zhou L. X., Baker T. N.: Effects of strain rate and temperature on deformation behaviour of IN 718 during high temperature deformation. Materials Science and Engineering A177 (1994) 1÷9.
• [2] McQueen H. J., Ryan N. D.: Constitutive analysis in hot working. Materials Science and Engineering A322 (2002) 43÷63.
• [3] Ducki K. J.: The deformability and microstructural aspects of recrystallization process in hot-deformed Fe-Ni superalloy. In: Recrystailization. Edited by K. Sztwiertnia. Published by InTech, Rijeka (2012) 109÷136.
• [4] Srinivasan R., Prasad Y. V. R. K.: Microstructural control in hot working of IN 718 superalloy using processing map. Metallurgical and Materials Transactions AIME 25A (1994) 2275÷2284.
• [5] Medeiros S. C., Prasad Y. V. R. K., Frazier W. G., Srinivasan R.: Microstructural modeling of metadynamic recrystallization in hot working of IN 718 superalloy. Materials Science and Engineering A293 (2000) 198÷207.
• [6] Bruni C., Forcellese A., Gabrielli F.: Hot workability and models for flow stress of NIMONIC 115 Ni-base superalloy. Journal of Materials Processing Technology 125÷126 (2002) 242÷247.
• [7] Koul A. K., Immarigeon J. P., Wallace W.: Microstructural control in Ni-base superalloys, In: Advanced in high temperature structural materials and protective coatings. National Research Council of Canada, Ottawa (1994) 95÷125.
• [8] Härkegård G., Guédou J. Y.: Disc materials for advanced gas turbines, Proc. of the 6th Liege Conference: Materials for Advanced Power Engineering (1998) 913÷931.
• [9] Stoloff N. S.: Wrought and P/M superalloys. In: ASM Handbook, Vol. 1: Properties and Selection Irons, Steels and High-Performance Alloys. ASM Materials Information Society (1990) 950÷977.
• [10] Park N. K., Kim I. S., Na Y. S., Yeom J. T.: Hot forging of a nickel-base superalloy. Journal of Materials Processing Technology 111 (2001) 98÷102.
• [11] Schindler I., Bořuta J.: Utilization potentialities of the torsion plastometer department of metal forming. Silesian University of Technology, Katowice (1998).
• [12] Hadasik E., Schindler I.: Plasticity of metallic materials. Publishers of the Silesian University of Technology, Gliwice (2004).
• [13] Hadasik E.: Methodology for determination of the technological plasticity characteristics by hot torsion test. Archives of Metallurgy and Materials 50 (2005) 729÷746.
• [14] Sellars C. M., Tegart W. J. Mc G.: Hot workability. International Metallurgical Reviews 17 (1972) 1÷24.
• [15] Szala J.: Computer program quantitative metallography: MET-ILO V.3.0. Edited by Department of Materials Science, Silesian University of Technology (1997).
• [16] Cwajna J., Maliński M., Szala J.: The grain size as the structural criterion of the polycrystal quality evaluation. Materials Engineering XIV (1993) 79÷88.