Non-Equilibrium Decomposition of MC Carbides in Superalloy Inconel 713C Melted with Welding Techniques

• Autorzy: Lachowicz M. , Dudziński W.

Warianty tytułu

PL

Nierównowagowy rozpad węglików MC w stopie Inconel 713C przetapianym technikami spawalniczymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper, results of metallographic examination of microstructural changes in superalloy Inconel 713C subject to melting with electron beam or TIG welding followed by thermal treatment are presented. The thermal treatment operations were carried out in 3 time-temperature variants. Within fusion zones, welds and padding welds, (NbTi)C carbides were found in interdendritic areas. Locally, M23C6 or M6C carbides were present in fusion zones and heat-affected zones. In the matrix of austenite y and intermetallic phase ϒ' (Ni3AlTi), eutectic mixture (ϒ - ϒ')-MxCy was observed. During fusion and welding, decomposition of ϒ' phase and (NbTi)C carbides can be caused by the phenomenon of non-equilibrium melting (constitutional liquation). This phenomenon occurs during rapid heating of the alloy. It was found that, during thermal treatment of joints, a different non-carbide phase was created and the eutectic mixture (ϒ-ϒ')-MxCy was present locally. The thermal treatment did not result in homogenisation of structure and coagulation of carbides, but in decomposition of the carbides. The examination results indicate that decomposition of the (NbTi)C carbides can proceed through the stages of originating the non-equilibrium eutectic mixture (ϒ - ϒ')-MxCy or the phase Ni3(AlTi)C, followed by creating the supersaturated y and ϒ' phases.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań metalograficznych charakteryzujące zmiany mikrostrukturalne w superstopie Inconel 713C, który poddano przetopieniu wiązką elektronów lub metodą TIG, a następnie obróbce cieplnej. Zabiegi obróbki cieplnej prowadzono według 3 wariantów czasowo-temperaturowych. W strefach przetopienia, spoinach i napoinach stwierdzono występowanie w obszarach międzydendrytycznych węglików (NbTi)C. Lokalnie w strefach przetopienia i strefach wpływu ciepła występowały węgliki M23C6 lub M6C. W osnowie austenitu y i fazy międzymetalicznej ϒ' (NisAITi) wielokrotnie obserwowano mieszaniny eutektyczne (ϒ - ϒ')-MxCy. W trakcie przetapiania oraz spawania rozpad fazy ϒ' oraz węglików (NbTi)C może być powodowany zjawiskiem nierównowagowego stapiania określanym również constitutional liąuation. Zjawisko występuje podczas gwałtownego nagrzewania stopu. W trakcie obróbki cieplnej stref przetopionych w miejscach występowania węglików (NbTi)C stwierdzono tworzenie się odmiennej fazy niewęglikowej oraz lokalne występowanie eutektyk (ϒ-ϒ')-MxCy. Obróbka cieplna prowadzona według zadanych parametrów nie powodowała ujednorodnienia struktury oraz koagulacji węglików, lecz ich zanik. W wyniku badań stwierdzono, że rozpad węglików (NbTi)C może przebiegać poprzez tworzenie nierównowagowej eutektyki (ϒ - ϒ')-MxCy lub fazy Ni3(AlTi)C, a następnie utworzenie przesyconych fazy ϒ i ϒ'.

Słowa kluczowe

EN

superalloys; welding; Inconel 713C; carbide (NbTi)C; heat treatment

PL

superstop; spawanie; Inconel 713C; węgliki (NbTi)C; obróbka cieplna

• 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: 2010
• Tom: Vol. 55, iss. 1
• Strony: 305--315
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lachowicz M.

autor

Dudziński W.

• WROCŁAW UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, INSTITUTE OF MATERIALS SCIENCE AND APPLIED MECHANICS, 50-370 WROCŁAW, 25 SMOLUCHOWSKIEGO STR., POLAND

Bibliografia

• [1] B. Mikułowski, Heat-resisting and creep-resisting alloys - superalloys; AGH 27-54, (1997) (in Polish).
• [2] E. O. Ezugwu, Z. M. Wang, A. R. Machado, Mater Próg Tech 86 1-16 (1999).
• [3] H. K. D. H. Bhadeshia, Nickel Based Superal-loy. www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/superalloys/superalloys.html.
• [4] C. R Sullivan, M. J. Donachie, F. R. Morrai, Cobalt-base superalloys-1970, Centre d'information du cobalt; Brussels (1970).
• [5] W. R. Sun, J. H. Lee, S. M. Seo, S. J. Cheo, Z. Q. Hu, Mat. Sci. Eng. A271, 143-149 (1999).
• [6] F. Zupanic, T. Boncina, A. Krizman, F. D. Tichelaar, J Alloys Compo 329, 290-297 (2001).
• [7] T. Boncina, F. Zupanie, A. Krizman, B. Markoli, S. Spaic, Pract Metallog 41, 373-385 (2004).
• [8] T. J. Garosshen, T. D. Tillman, G. P. Mc-Carthy, Metali Trans 18A, 69-77 (1987).
• [9] A. Czyrska-Filemonowicz, The influence of helium on the structure of nickel-base alloys; Wyd. PAN, 23-94 (1989), (in Polish).
• [10] F. S. Yin, X. F. Sun, J. G. Li, H. R. Guan, Z. Q. Hu Z, Scripta Mater 48, 425-429 (2003).
• [11] J. Chen, J. H. Lee, C. Y. Jo, S. J. Choe, Y. T. Lee, Mat Sci Eng A 247, 113-125 (1998).
• [12] F. M. Yang, X. F. Sun, W. Zhang, Y. P. Kang, H. R. Guan, Z. Q. Hu, Mater Latt 49, 160-164 (2001).
• [13] J. Szala, A. Szczotok, J. Richter, J. Cwajna, A. Maciejny, Mater Charact 56, 325-335 (2006).
• [14] A. Szczotok, J. Szala, J. Cwajna, M. Hetmańczyk, Mater Charact 56, 348-354 (2006).
• [15] M. Hansen, Constitution of binary alloys; McGraw-Hill Book Company INC. New York (1958).
• [16] W. H. Jiang, X. D. Yao, H. R. Guan, Z. Q. Hu, Metali Mater Trans 30A, 513-517 (1999).
• [17] M. Lachowicz, W. Dudziński, K. Haimann, M. Podrez-Radziszewska, Mat Sci Eng A 479, 269-276 (2008).
• [18] M. Lachowicz, W. Dudziński, K. M. Podrez-Radziszewska, Mater Charact 59, 560-566 (2008).
• [19] M. Qian, J. C. Lippold, Weld Jour, 145-150 (June 2003).
• [20] W. Chen, M. C. Chaturvedi, N. L. Richards, G. Mc Mahon, Metali Mater Trans 29A, 1947-1954 (1998).
• [21] W. Chen, M. C. Chaturvedi, N. L. Richards, Metali Mater Trans 32A, 931-939 (2001).
• [22] O. A. Ojo, M. C. Chaturvedi, Mat Sci Eng A 403, 77-86 (2005).
• [23] O. A. Ojo, N. L. Richards, M. C. Chaturvedi, Scripta Mater 50, 641-646 (2004).
• [24] O. A. Ojo, N. L. Richards, M. C. Chaturvedi, Scripta Mater 51, 683-688 (2004).
• [25] O. A. Ojo, N. L. Richards, M. C. Chaturvedi, Scripta Mater 51, 141-146 (2004).
• [26] C. Huang, S. Kou, Weld Reseach 5, 113-120 (2000).
• [27] ASM Handbooks on-line, w w w.products. asminternational. org/hbk/index.j sp.
• [28] W. B. Pearson, A handbook of lattice spacings and structures of metals and alloys vol. 2; Pergamon Press, London (1967).
• [29] P. Villars, L. D. Calvert, Pearson’s handbook of crystallographic data for intermetallic phases vol. 1,2,3; American Society for Metals, (1985).
• [30] International Centrę for Diffraction Data ICDD; USA (1996).
• [31] A. J. Ramirez, J. C. Lippold, Mat Sci Eng A 380, 259-271 (2004).
• [32] A. J. Ramirez, J. C. Lippold, Mat Sci Eng A 380, 245-258 (2004).
• [33] L. Huaxin, R. H. Jones, Mat Sci Eng A 192/193, 563-569 (1995).
• [34] L. Huaxin, T. K. Chaki, Mat Sci Eng A 192/193, 571-576, (1995).