Microstructural characterization of Inconel 713C superalloy after creep testing

• Autorzy: Grudzień M. , Cygan R. , Pirowski Z. , Rakoczy Ł.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2018.04

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka mikrostruktury nadstopu Inconel 713C po badaniach pełzania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main aim of this investigation was to determine the microstructural degradation of Inconel 713C superalloy during creep at high homologous temperature. The alloy in as cast condition was characterized by large microstructural heterogeneity. Inside equiaxed grains dendrite cores consisted of γ' precipitates surrounded by channels of matrix, whereas enrichment of interdendritic spaces in carbide formers, Zr and B resulted in the formation of additional constituents, namely M₃B₂, Ni₇Zr₂ and eutectic island γ/γ'. Directional coarsening of γ′ precipitates (rafting) under applied stress and decomposition of primary MC- type carbides accompanied by the formation of secondary carbides enriched in Cr and γ' phase was observed.

PL

Głównym celem badania było określenie degradacji mikrostruktury nadstopu Inconel 713C zachodzącej podczas badania pełzania w wysokiej temperaturze homologicznej. Badany nadstop bezpośrednio w stanie lanym charaktery- zuje się wysoką niejednorodnością mikrostrukturalną. Wewnątrz ziaren równoosiowych rdzenie dendrytów składają się z wydzieleń γ' otoczonych kanałami osnowy, natomiast wzbogacenie przestrzeni międzydendrytycznych w pier- wiastki węglikotwórcze, a także Zr i B, prowadzi do tworze- nia dodatkowych składników, mianowicie eutektyki γ/γ', wę- glików MC, borków M₃B₂ oraz fazy międzymetalicznej Ni₇Zr₂. W trakcie pełzania przy parametrach T = 982ºC i naprężeniu σ = 152 MPa zaobserwowano rafting typu N fazy międzymetalicznej γ'. W przestrzeniach międzydendrytycznych w wyniku częściowego rozpuszczenia węglików typu MC wydzieliły się węgliki M₂₃C₆ bogate w Cr.

Słowa kluczowe

EN

degradation; Inconel 713C; NbC; M23C6

PL

degradacja; Inconel 713C; NbC; M23C6

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 58, no. 1
• Strony: 39--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grudzień M.

• Foundry Research Institute, ul. Zakopianska 73, 30-418 Krakow, Poland

autor

Cygan R.

• Consolidated Precision Products, Investment Casting Division CPP-Poland, ul. Hetmanska 120, 35-078 Rzeszow, Poland

autor

Pirowski Z.

• Foundry Research Institute, ul. Zakopianska 73, 30-418 Krakow, Poland

autor

Rakoczy Ł.

• AGH – University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Department of Physical and Powder Metallurgy, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Reed R.C. 2006. The Superalloys: Fundamentals and Applications. Cambridge: Cambridge University Press.
• 2. Benini E. 2011. Advances in Gas Turbine Technology. London: IntechOpen.
• 3. Rakoczy Ł., M. Grudzień, A. Zielińska-Lipiec. 2018. „Contribution of microstructural constituents on hot cracking of MAR-M247 nickel based superalloy”. Archives of Metallurgy and Materials 63 (1) : 181−189.
• 4. Rakoczy Ł., M. Grudzień, L. Tuz, K. Pańcikiewicz, A. Zielińska-Lipiec. 2017. „Microstructure and properties of a repair weld in a nickel based superalloy gas turbine component”. Advances in Materials Science 17 (2) : 55−63.
• 5. Nguyen L., R. Shi, Y. Wang, M. De Graef. 2016. „Quantification of rafting of γ′ precipitates in Ni-based superalloys”. Acta Materialia 103 (15 January 2016) : 322−333.
• 6. Nörtershäuser P., J. Frenzel, A. Ludwig, K. Neuking, G. Eggeler. 2015. „The effect of cast microstructure and crystallography on rafting, dislocation plasticity and creep anisotropy of single crystal Ni-base superalloys”. Materials and Engineering: A 626 (25 February) : 305−312.
• 7. Cieśla M., F. Binczyk, G. Junak, M. Mańka, P. Gradoń. 2015. „Durability of MAR-247 and IN-713C nickel superalloys under cyclic creep conditions”. Archives of Foundry Engineering 15 (4) : 17−20.
• 8. Cieśla M., F. Binczyk, M. Mańka. 2012. „Impact of surface and volume modification of nickel superalloys IN-713C and MAR-247 on high temperature creep resistance”. Archives of Foundry Engineering 12 (4) : 17−24.
• 9. Desmorat R., A. Mattiello, J. Cormier. 2017. „A tensorial thermodynamic framework to account for the γ' rafting in nickel-based single crystal superalloys”. International Journal of Plasticity 95 (August 2017) : 43−81.
• 10. Touratier F., E. Andrieu, D. Poquillon, B. Viguier. 2009. „Rafting microstructure during creep of the MC2 nickel-based superalloy at very high temperature”. Materials and Engineering: A 510−511 (15 June 2009) : 244–249.
• 11. Azadi M., A. Marbout, S. Safarloo, M. Azadi, M. Shariat, M.H. Rizi. 2018. „Effects of solutioning and ageing treatments on properties of Inconel-713C nickel-based superalloy under creep loading”. Materials Science and Engineering: A 711 (10 January 2018) : 195−204.
• 12. Matysiak H., M. Zagorska, A. Balkowiec, B. Adamczyk-Cieslak, K. Dobkowski, M. Koralnik, R. Cygan, J. Nawrocki, J. Cwajna, K.J. Kurzydlowski. 2016. „The influence of the melt-pouring temperature and inoculant content on the macro and microstructure of the IN713C Ni-based superalloy”. JOM 68 (1) : 185−197. 13. Zupanič F., T. Bončina, A. Križman, F.D. Tichelaar. 2001. „Structure of continuously cast Ni-based superalloy Inconel 713C”. Journal of Alloys and Compounds 329 (1−2) : 290−297.
• 14. Standard AMS5391. Nickel Alloy, Corrosion and Heat Resistant, Investment Castings, 73ni 13cr 4.5mo 2.3cb 0.75ti 6.0al 0.010b 0.10zr Vacuum Cast, As-Cast.
• 15. Cieśla M., F. Binczyk, M. Mańka, R. Findziński. 2014. „The influence of macrostructure of nickel-based superalloys IN713C and MAR 247 on the characteristics of high-temperature creep”. Archives of Foundry Engineering 14 (4) : 11−16.
• 16. Matysiak H., M. Zagorska, A. Balkowiec, B. Adamczyk-Cieslak, R. Cygan, J. Cwajna, J. Nawrocki, K.J. Kurzydłowski. 2014. „The microstructure degradation of the IN713C nickel-based superalloy after stress rupture tests”. Journal of Materials Engineering and Performance 23 (9) : 3305−3013.
• 17. Bhambri A.K., T.Z. Kattamis, J.E. Morral. 1975. „Cast microstructure of Inconel 713C and its dependence on solidification variables”. Metallurgical Transactions B 6 (4) : 523−537.