Microsegregation and Precipitates in Inconel 625 Arc Weld Overlay Coatings on Boiler Pipes

• Autorzy: Rozmus-Górnikowska M. , Blicharski M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0420

Warianty tytułu

PL

Mikrosegregacja i wydzielenia w powłokach ze stopu Inconel 625 napawanych łukowo na rury kotłowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this work was to investigate the microsegregation and precipitates formed due to segregation in Inconel 625 arc weld overlay coatings on boiler pipes. Examination of microsegregation and precipitates were carried out by means of a scanning electron microscope (SEM) equipped with an EDS detector as well as a transmission electron microscope (TEM) equipped with a HAADF (STEM) and an EDS detectors. The presence of precipitations in the weld overlay was also confirmed with X-ray diffraction analysis (XRD) of residue in the form of powder that remained after the electrolytic dissolution of weld overlay matrix. The investigations showed that the interdendritic regions were considerably enriched during microsegregation with Nb, and less so with Mo. The distribution of Cr and Fe in the weld overlay is relatively uniform. The value of the partition coefficient k for Mo and Nb is lower than 1. Therefore, these elements segregate during solidification into the liquid and, once solidification is finished, the interdendritic regions are considerably enriched with these elements. The value of k for Cr, Ni and Fe are only slightly higher than 1. Though the Inconel 625 is a solid-solution strengthened alloy, precipitation of secondary phases occurs in weld overlays. Precipitations were identified as a Laves phase and carbonitrides (Nb, Ti)(C, N).

PL

Celem pracy była ocena segregacji dendrytycznej (mikrosegregacji) oraz identyfikacja wydzieleń w napoinach ze stopu Inconel 625 napawanych metodą CMT na rury kotłowe. Badania segregacji dendrytycznej oraz składu chemicznego wydzieleń w napoinach ze stopu Inconel 625 prowadzono za pomocą mikroskopu elektronowego skaningowego NanoSEM 450 firmy FEI wyposażonego w detektor EDS firmy EDAX oraz za pomocą mikroskopu elektronowego transmisyjnego (TEM, TECNAI GF20) wyposażonego w detektor HAADF do badań techniką skaningowo - transmisyjną STEM, jak również zintegrowany spektrometr promieniowania rentgenowskiego do analizy składu chemicznego firmy EDAX. Obecność wydzieleń została potwierdzona za pomocą rentgenowskiej analizy fazowej (XRD) cząstek proszku osadu uzyskanego w wyniku elektrolitycznego rozpuszczenia osnowy napoiny. Badania wykazały, że w wyniku mikrosegregacji zachodzącej podczas krzepnięcia napoin następuje znaczne wzbogacenie obszarów międzydendrytycznych tj. obszarów między ramionami dendrytów w Nb a mniejsze w Mo. Wartość równowagowego współczynnika rozdziału k dla Mo i Nb jest mniejsza od 1, dlatego podczas krystalizacji pierwiastki te segregują do cieczy, a zatem, po zakończeniu krystalizacji obszary międzydendrytyczne są znacznie wzbogacone w w/w pierwiastki. Pomimo, że stop Inconel 625 jest stopem umacnianym roztworowo to w napoinach występowały wydzielenia. Na podstawie wyników analizy składu chemicznego, jak również rentgenowskiej analizy fazowej wydzielenia te zidentyfikowano jako fazę Lavesa oraz (Nb, Ti)(C, N).

Słowa kluczowe

EN

microsegregation; precipitates; Inconel 625; weld overlay; SEM; TEM; STEM

PL

mikrosegregacja; wydzielenia; Inconel 625; napoiny; SEM; TEM; STEM

• 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: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 4
• Strony: 2599--2606
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rozmus-Górnikowska M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Blicharski M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] M. Montgomery, A. N. Hansson, S. A. Jensen, T. Vilhelmsen, N. H. Nielsen, Materials and Corrosion 62, 1-12 (2011).
• [2] J. N. DuPont, J. C. Lippold, S. D. Liser, Welding metallurgy and weldability nickel base alloys, A John Wiley & Sons, INC., Publication, 2009.
• [3] J. F. Lancaster, Metallurgy of welding, Abington Publishing, Cambridge 1999.
• [4] S. Kou, Welding Metallurgy, A John Wiley & Sons, INC., Publication, New Jersey 2003.
• [5] H. R. Zareie Rajani, S. A. A. Akbari Mousavi, F. Madani Sani, Materials and Design 43, 467-474 (2013).
• [6] J. N. DuPont, A. W. Stockdale, A. Caizza, A. Esposito, Welding Journal 92, 218-225 (2013).
• [7] S. W. Banovic, J. N. DuPont, A. R. Marder, Science and Technology of welding and Joining 7, 374-383 (2002).
• [8] M. J. Cieslak. T. J. Headley, T Kollie, A. D. Romig, Metallurgical Transactions A 19A, 1988-2319 (1987).
• [9] M. Rozmus-Górnikowska, M. Blicharski, J. Kusiński, L. Kusiński, M. Marszycki, Archives of Metallurgy 58, 1093-1096 (2013).
• [10] M. Rozmus-Górnikowska, M. Blicharski, J. Kusiński, Metallic Materials 52, 141-147 (2014).
• [11] M. J. Cieslak, T. J. Headley, R. B. Frank, Welding Research Supplement, 473-482 (1989).
• [12] M. J. Cieslak, The metallurgy of alloy 625. Superalloys 718, 625 and Various Derivatives, The Minerals, Metals and Materials Society, Pennsylvania 1991.
• [13] M. J. Cieslak, Welding Research Supplement, 49-56 (1987).
• [14] J. N. DuPont, Metallurgical and Materials Transactions A. 27A, 3612-3620 (1996).
• [15] J. N. DuPont, S. W. Banovic, A. R. Marder, Supplement to the Welding Journal, 125-135 (2003).
• [16] J. N. DuPont, C. V Robino, A. R. Marder, M. R. Notis, Metallurgical and Materials Transactions A. 29A, 2797-2805 (1998).
• [17] C. C Silva, H. C. de Miranda, M. F. Motta, J. P Farias, C. R. M. Afonso, A. J. Ramires, Journal of Materials Research and Technology 2, 228-237 (2013).
• [18] S. Floreen, G. E. Fuschs, W. J. Yang, The metallurgy of alloy 625. Superalloys 718, 625 and Various Derivatives, The Minerals, Metals and Materials Society, Pennsylvania 1991.
• [19] J. N. DuPont, C. V Robino, J. R. Michael, M. R. Notis, A. R. Marder, Metallurgical and Materials Transactions A. 29A, 2785-2796 (1998).
• [20] F. Cortial, J. M. Corrieu, Ch. Vernot-Loier, Heat treatments of weld alloy 625: influence on the microstructure, mechanical properties and corrosion resistance, Superalloys 718, 625 and Various Derivatives. The Minerals, Metals and Materials Society, Pennsylvania (1994).
• [21] M. C. Maguire, J. R. Michael, Weldability of alloy 718, 625 and variants. Superalloys 718, 625 and Various Derivatives, The Minerals, Metals and Materials Society, Pennsylvania (1994).
• [22] M. Rozmus-Górnikowska, Ł. Cieniek, M. Blicharski, J. Kusiński, Archives of Metallurgy 59, 1081-1084 (2014).

Uwagi

PL

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