Analiza mikrostrukturalna i charakterystyka pęknięć po spawaniu łukowym nadstopu niklu

• Autorzy: Rakoczy Ł. , Zielińska-Lipiec A. , Tuz L. , Pańcikiewicz K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2017.4.5

Warianty tytułu

EN

Microstructural analysis and cracking characterization of arc welded nickel based superalloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono badania za pomocą mikroskopu świetlnego i skaningowego mikrostruktury odlewniczego stopu niklu umacnianego wydzieleniowo fazą międzymetaliczną Ni3(Al,Ti) po spawaniu metodą GTAW. Ujawniono, iż w rdzeniach dendrytów występują głównie pierwotne i wtórne wydzielenia fazy γ’ w osnowie γ, natomiast w obszarach międzydendrytycznych obserwowano eutektykę γ/γ’ oraz węgliki typu MC. Stosunkowo duże różnice mikrostruktury w tych dwóch charakterystycznych obszarach materiału rodzimego świadczą o dużej lokalnej niejednorodności. Podczas obserwacji za pomocą SEM po spawaniu zauważono mikropęknięcia gorące w strefie wpływu ciepła (SWC). Stwierdzono, że ciecz w SWC podczas spawania pojawia się w wyniku nierównowagowego nadtapiania fazy umacniającej γ’. Analiza przełomu autogenicznego połączenia ujawniła w materiale rodzimym złożony charakter pęknięcia. Kruchy charakter pęknięcia obserwowano na wydzieleniach fazy γ’, eutektyki γ/γ’ i węglików, natomiast ciągliwy w osnowie γ. W strefie wpływu ciepła ujawniono pęknięcie likwacyjne o charakterystycznej powierzchni swobodnej.

EN

Paper presents microstructural investigation using light and scanning electron microscopy of cast nickel based superalloy with trade name Rene 108 after Gas Tungsten Arc Welding. Analysis of base metal revealed that inside dendrite cores are mainly primary and secondary γ› precipitations, while constituents in interdendritic spaces are eutectic γ/γ› and MC-type carbides. Substantial differences in those two regions indicate on relatively high local inhomogeneities. SEM investigation showed microfissuring in heat affected zone. It was found that during welding liquid was created in HAZ via constitutional liquation of intermetallic γ› phase. SEM analysis of fracture revealed brittle failure of γ› phase, eutectic islands γ/γ› and MC-type carbides, in turn plastic deformation of γ-matrix. In heat affected zone the free surface of liquation crack was observed.

Słowa kluczowe

PL

nadstopy; pęknięcia likwacyjne; nierównowagowe nadtapianie; spawalność; przełom kruchy

EN

superalloys; liquation cracking; constitutional liquation; weldability; brittle fracture

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 84, nr 4
• Strony: 156--161
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rakoczy Ł.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków

autor

Zielińska-Lipiec A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków

autor

Tuz L.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków

autor

Pańcikiewicz K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków

Bibliografia

• [1] Arabi Hossein, Saeed Rastegari, Mahdi Mirhosseini, Bagher Sadeghi. 2013. „Effect of cooling rates from partial solution temperature and aging on γ’ precipitation in IN792 superalloy”. Materials Science and Technology 29 (12): 1513-1517.
• [2] Montazeri Mojtaba, Farshid Malek Ghaini, Olanrewaju Ojo. 2013. „Heat input and the liquation cracking of laser welded IN738LC superalloy”. Welding Journal 92: 258-264.
• [3] Ojo Olanrewaju, Norman Richard, Mahesh Chaturvedi. 2004. „Contribution of constitutional liquation of gamma prime precipitate to weld HAZ cracking of cast Inconel 738 superalloy”. Scripta Materialia 50: 641-646.
• [4] Pepe Joseph, Warren Savage. 1970. „The weld heat-affected zone of the 18Ni Maraging Steels”. Welding Journal 49: 545-553.
• [5] Pollock Tresa, Sammy Tin. 2006. „Nickel-based superalloys for advanced turbine engines: chemistry, microstructure, and properties”. Journal Of Propulsion And Power 22 (2): 364-371.
• [6] Radhakrishnan Bala, Raymond Thompson. 1991. „A phase diagram approach to study liquation cracking in alloy 718”. Metallurgical Transactions A 22: 887-902.
• [7] Rakoczy Łukasz, Anna Zielińska-Lipiec, Lechosław Tuz. 2016. „Mikrostruktura i własności złączy naprawczych wykonanych na stopie Hastelloy X przed i po eksploatacji w turbinie gazowej”. Przegląd Spawalnictwa 88 (4): 54-56.
• [8] Rakoczy Łukasz, Anna Zielińska-Lipiec, Lechosław Tuz. Tomasz Góral. 2017. „Pękanie likwacyjne powstałe w wyniku oddziaływania wiązki lasera Nd-YAG w wybranych nadstopach na osnowie niklu”. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa 1: 42-46.
• [9] Reed Roger. 2006. „The superalloys Fundamentals and Application”. Cambridge: Cambridge University Press.
• [10] Rosenthal Ruben, David Richard Frederick West. 1999. „Continuous γ’ precipitation in directionally solidified IN738LC alloy”. Materials Science and Technology 15 (12): 1387-1394.
• [11] Sathian Sujith, Michael Douglas Arnett, Gene Murphy. 15 stycznia 2009. Patent amerykański. US20090014421 A1.
• [12] Tasak Edmund. 2008. „Metalurgia Spawania”. Kraków: Wydawnictwo JAK.
• [13] Tasak Edmund, Aneta Ziewiec. 2007. „Pękanie spoin w procesie krzepnięcia”. Przegląd spawalnictwa 1: 14-18.
• [14] Warnken Nils, Dexin Ma, Michael Mathes, Ingo Steinbach. 2005. „Investigation of eutectic island formation in SX superalloys”. Materials Science and Engineering A 413-414: 267-271.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).