The characteristic of deformability of Fe–Ni superalloy during high-temperature deformation

• Autorzy: Ducki K. J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2016.1.5

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka odkształcalności nadstopu Fe–Ni podczas odkształcania plastycznego na gorąco

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The influence of two variants of initial soaking at 1100°C/2 h and 1150°C/2 h and parameters of hot plastic deformation on the deformability of Fe–Ni superalloy have been presented. The hot deformation characteristics of alloy were investigated by hot torsion tests using Setaram torsion plastometer. The tests were executed at constant strain rates of 0.1 and 1.0 s–1, and testing temperature in the range of 900 to 1150°C and were conducted until total fracture of the samples. Plastic properties of the alloy were characterized by worked out flow curves and the temperature relationships of maximum yield stresses (σpp) and strain limits (εf). The flow stress of the torsion tests showed a single peak in the flow stress-strain curves, and indicated that a dynamic recovery and recrystallization took place during the hot deformation. It was found that optimal values of flow stresses and strain limits were obtained for the alloy after its initial soaking at 1100°C/2 h and deformation in the temperature range of 1050÷950°C at strain rate 0.1 s–1. The increase of maximum yield stresses, σpp, and decrease of strain limit of the alloy, εf, as the initial soaking temperature was rising up to 1150°C/2 h, with the strain rate increasing to 1.0 s–1, was associated with a growth of the initial grain size and the degree of austenite saturation with alloying elements. The relationship between the maximum yield stresses and the Zener-Hollomon parameter (Z) was described by σpp = A × Zn power function. Activation energy for hot working (Q) was assessed for the alloy after two variants of initial soaking, i.e. 1100°C/2 h and 1150°C/2 h and amounted, respectively, 442 kJ/mol and 519 kJ/mol.

PL

Żarowytrzymałe nadstopy Fe–Ni umacniane wydzieleniowo fazą typu γ′-Ni3(Al, Ti) są stopami trudno odkształcalnymi i mają duże wartości naprężenia uplastyczniającego w wysokiej temperaturze. W doborze warunków przeróbki plastycznej na gorąco stopów Fe–Ni należy uwzględniać: rozmiar ziarna osnowy, parametry odkształcania plastycznego oraz przebieg rekrystalizacji. W pracy podjęto badania nad wpływem warunków wstępnego wygrzewania oraz parametrów odkształcania plastycznego na gorąco na odkształcalność technologiczną wybranego nadstopu Fe–Ni. Celem prowadzonych badań był dobór warunków wstępnego wygrzewania oraz określenie nakorzystniejszych parametrów kształtowania plastycznego na gorąco wyrobów ze stopów Fe–Ni.

Słowa kluczowe

EN

A-286 superalloy; hot deformation; plastic properties; Zener-Holomon parameter; activation energy for hot working

PL

nadstop A-286; odkształcenie na gorąco; właściwości plastyczne; parametr Zenera-Holomona; energia aktywacji odkształcenia plastycznego na gorąco

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 37, nr 1
• Strony: 29--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Ducki K. J.

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

Bibliografia

• [1] Zhou L. X., Baker T. N.: Effects of strain rate and temperature on deformationbehaviour of IN 718 during high temperature deformation. MaterialsScience and Engineering A177 (1994) 1÷9.
• [2] McQueen H. J., Ryan N. D.: Constitutive analysis in hot working. MaterialsScience and Engineering A322 (2002) 43÷63.
• [3] Ducki K. J.: Mikrostrukturalne aspekty procesów odkształcania, wydzielaniai umacniania w austenitycznym nadstopie Fe–Ni. Wydawnictwo PolitechnikiŚląskiej, Gliwice (2010).
• [4] Ducki K. J.: The deformability and microstructural aspects of recrystallizationprocess in hot-deformed Fe–Ni superalloy. In: Recrystallization.Edited by K. Sztwiertnia. Published by InTech, Rijeka (2012) 109÷136.
• [5] Kohno M., Yamada T., Suzuki A., Ohta S.: Heavy disk of heat resistantalloy for gas turbine. Internationale Schmiedetagung 1981, Verein DeutscherEisenhüttenleute, Düsseldorf 12 (1981) 4.1.1÷4.1.22.
• [6] Rydstod H., Gessinger G. H., Bomford M. J.: Forging of high temperaturealloys for gas turbines. In: High Temperature Alloys for Gas Turbines andother Applications, D. Reidel Publishing Company (1986) 127÷149.
• [7] Gao H., Barber G. C., Chen Q. A.: High temperature deformation of a Febasedlow nickel alloy. Journal of Materials Processing Technology 142(2003) 52÷57.
• [8] Ducki K. J., Hetmańczyk M., Kuc D.: The investigations of deformabilityand structure of A-286 alloy at high temperature deformation. Materialsfor Advanced Power Engineering, Liége (2002) 401÷408.
• [9] Ducki K. J., Hetmańczyk M., Kuc D.: Quantitative description of thestructure and substructure of hot-deformed Fe–Ni austenitic alloy. MaterialsScience Forum 513 (2006) 51÷60.
• [10] Koul A. K., Immarigeon J. P., Wallace W.: Microstructural control in Nibasesuperalloys. In: Advanced in high temperature structural materialsand protective coatings. National Research Council of Canada, Ottawa(1994) 95÷125.
• [11] Härkegård G., Guédou J. Y.: Disc materials for advanced gas turbines.Proc. of the 6th Liége Conference: Materials for Advanced Power Engineering(1998) 913÷931.
• [12] Ducki K. J., Cieśla M.: Effect of heat treatment on the structure and fatiguebehaviour of austenitic Fe–Ni alloy. Journal of Achievements in Materialsand Manufacturing Engineering 30 (2008) 19÷26.
• [13] Stoloff N. S.: Wrought and P/M superalloys. In: ASM Hanbook, Vol. 1:Properties and Selection Irons, Steels and High-Performance Alloys. ASMMaterials Information Society (1990) 950÷977.
• [14] Hadasik E.: Metodyka wyznaczania charakterystyk plastyczności w próbieskręcania na gorąco. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, SeriaHutnictwo, zeszyt 63, Gliwice (2002).
• [15] Grosman F., Hadasik E.: Technologiczna plastyczność metali. Badaniaplastometryczne. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice (2005).
• [16] Hadasik E., Schindler I.: Plasticity of metallic materials. Publishers of theSilesian University of Technology, Gliwice (2004).
• [17] Hadasik E.: Methodology for determination of the technological plasticitycharacteristics by hot torsion test. Archives of Metallurgy and Materials50 (2005) 729÷746.
• [18] Zener C., Hollomon J. H.: Plastic flow and rupture of metals. Transactionsof the ASM 33 (1944) 163÷235.
• [19] Sellars C. M., Tegart W. J. McG.: Hot workability. International MetallurgicalReviews 17 (1972) 1÷24.
• [20] Schindler I., Bořuta J.: Utilization potentialities of the torsion plastometer.Department of Metal Forming, Silesian University of Technology, Katowice(1998).

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.