Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of solution heat treatment on the microstructure and hardness of the Ni-Ta-Al alloy with a high carbon content

Bała P.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

78--81

EN

The main purpose of the hereby paper was to determine temperature and time of solution heat treatment influence on a microstructure and hardness of the newly designed model alloy for operations at high temperature. A test melt of a mass of approximately 1 kg was performed in a vacuum furnace, and cast into a ceramic mould. The microstructure of the investigated material was examined by means of the Axiovert 200 MAT light microscope and the FIB Zeiss NEON 40EsB CrossBeam scanning electron microscope. Samples for investigations were solution heat treated in the temperature range 1020÷1170°C. After heating to the desired temperature they were hold at this temperature for 0.5 or for 2 hours and then water-cooled. The main constituents of the microstructure of the Ni-Ta-Al-C alloy in as-cast state are: the γ phase, which constitutes the matrix, the γ' phase (γ' phase occurs as fine globular precipitates) as well as primary Ta carbides of MC type. Primary carbides of irregular shapes are uniformly distributed not forming agglomerates. Solution heat treatment of the investigated alloy from higher and higher temperature causes a slow increase of a graphite fraction. Taking into account the chemical composition of the investigated alloy the possibility of improving its properties by means of the heat treatment should not be expected. In the first place the fraction of carbide forming elements should be increased to eliminate graphite, and secondly the fraction of elements forming γ' phase should be increased to obtain the possibility of the modification of properties by means of solution heat treatment and aging. Nonetheless, the achieved results will be utilised at the chemical composition modification of Ni-based alloys of a high carbon content.

PL

W pracy opisano wpływ temperatury i czasu przesycania na mikrostrukturę i twardość stopu modelowego na osnowie niklu, o dużym stężeniu węgla (0,81%), przewidywanego do pracy w wysokiej temperaturze. Wytop próbny o masie około 1 kg wykonano w piecu próżniowym i odlano do ceramicznej formy. Obserwacje mikrostruktury wykonano za pomocą mikroskopu świetlnego Axiovert 200 MAT oraz elektronowego mikroskopu skaningowego FIB Zeiss NEON 40EsB CrossBeam. Próbki do badań przesycano z zakresu temperatury 1020÷1170°C. Po nagrzaniu do określonej temperatury próbki wygrzewano przez 0,5 godz. lub 2 godz., a następnie chłodzono w wodzie. Dla każdej próbki określono udział objętościowy węglików oraz grafitu. Mikrostruktura badanego stopu w stanie po odlaniu jest złożona z osnowy γ, fazy γ' oraz rozmieszczonych w obszarach międzydendrytycznych węglików pierwotnych tantalu typu MC. Węgliki pierwotne o nieregularnym podłużnym kształcie i zróżnicowanej wielkości są rozmieszczone równomiernie, nie tworząc aglomeratów. Opisano wpływ temperatury i czasu przesycania na mikrostrukturę oraz twardość badanego stopu. Stwierdzono, że przesycanie badanego stopu z coraz to wyższej temperatury powoduje rozpuszczanie węglików pierwotnych tantalu, rozrost byłych obszarów dendrytycznych, pozostaje jednak bez wyraźnego wpływu na udział grafitu, który tylko nieznacznie zwiększa się w odniesieniu do stanu po odlaniu. Badany stop jest stopem modelowym. Jego skład chemiczny nie pozwala na poprawę jego własności za pomocą obróbki cieplnej. Aby uzyskać możliwość modyfikacji jego własności w wyniku obróbki cieplnej w pierwszej kolejności należałoby zwiększyć udział pierwiastków węglikotwórczych, aby wyeliminować grafit, a w drugiej udział pierwiastków tworzących fazę γ'. Wyniki badań osiągnięte w pracy posłużą do projektowania nowych stopów na osnowie niklu o dużym stężeniu węgla.

2

The Dilatometric Analysis of the High Carbon Alloys from Ni-Ta-Al-M System

Bała P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

977--980

EN

In the following work presents results of high carbon alloys from the Ni-Ta-Al-M system are presented. The alloys have been designed to have a good tribological properties at elevated temperatures. Despite availability of numerous hot work tool materials there is still a growing need for new alloys showing unique properties, which could be used under heavy duty conditions, i.e. at high temperatures, in a chemically aggressive environment and under heavy wear conditions. A characteristic, coarse-grained dendritic microstructure occurs in the investigated alloys in the as-cast condition. Primary dendrites with secondary branches can be observed. Tantalum carbides of MC type and graphite precipitations are distributed in interdendritic spaces in the Ni-Ta-Al-C and Ni-Ta-Al-C-Co alloys, while Tantalum carbides of MC type and Chromium carbides of M3C2 type appeared in the Ni-Ta-Al-C-Co-Cr and Ni-Ta-Al-C-Cr alloys. In all alloys γ’ phase is present, however, its volume fraction in the Ni-Ta-Al-C and Ni-Ta-Al-C-Co alloys is small. During heating from as-cast state in Ni-Ta-Al-C and Ni-Ta-Al-C-Co alloys, the beginning of the tantalum carbides precipitation process (MC type) followed (or simultaneous) by the intermetallic phase precipitation (γ’ – Ni3(AlTa)) was stated, while in Ni-Ta-Al-C-Co-Cr and Ni-Ta-Al-C-Cr alloys, besides Tantalum carbides also the Chromium carbides precipitation occurred. It means that the investigated alloys were partially supersaturated in as-cast state. Above 1050°C in all investigated alloys the γ’ phase is dissolving. In addition, the precipitation of secondary carbides during slow cooling was occured.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nowych stopów z układu Ni-Ta-Al-M o dużym stężeniu węgla. Stopy te zostały zaprojektowane do pracy w wysokiej temperaturze i w warunkach silnego zużycia tribologicznego. Pomimo, że istnieje wiele materiałów narzędziowych do pracy na gorąco wciąż istnieje silna potrzeba poszukiwania nowych materiałów o unikatowych własnościach, które mogłyby pracować w bardzo trudnych warunkach, tj. wysokiej temperaturze, agresywnym chemicznie środowisku i w warunkach silnego zużycia tribologicznego. W stanie po odlaniu badane stopy cechują się charakterystyczną budową dendrytyczną. Widoczne są pierwszo i drugorzędowe dendryty. W stopach Ni-Ta-Al-C i Ni-Ta-Al-C-Co w obszarach międzydendrytycznych rozmieszczone są węgliki tantalu typu MC oraz grafit, natomiast w stopach Ni-Ta-Al-C-Co-Cr i Ni-Ta-Al-C-Cr węgliki tantalu typu MC oraz węgliki chromu typu Cr7C3. We wszystkich stopach występuje faza γ’, choć jej udział objętościowy w stopach Ni-Ta-Al-C i Ni-Ta-Al-C-Co jest nieduży. Podczas nagrzewania ze stanu lanego w stopach Ni-Ta-Al-C i Ni-Ta-Al-C-Co stwierdzono wydzielanie węglików wtórnych tantalu typu MC z następnym (lub równoczesnym) wydzielaniem fazy (γ’ – Ni3(AlTa)). Natomiast w stopach Ni-Ta-Al-C-Co-Cr i Ni-Ta-Al-C-Cr oprócz węglików wtórnych tantalu wydzielają się węgliki wtórne chromu. Oznacza to, że badane stopy w stanie po odlaniu były w stanie częściowego przesycenia. Powyżej 1050°C we wszystkich badanych stopach rozpuszczają się wydzielenia fazy γ’. Wtórne wydzielanie węglików stwierdzono również podczas wolnego chłodzenia od temperatury 1200°C.

3

New tool materials based on Ni alloys strengthened by inter-metallic compounds

Bała P.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

633-636

EN

The concept of new tool materials, based on Ni alloys strengthened by intermetallic compounds, intended for operations in high temperatures is presented in the hereby paper. The proposed chemical composition and the results of microstructure investigations as well as hardness testing in as-cast condition - are given. The chemical composition of this new material was designed in such a way as to obtain the matrix strengthening by means of the precipitation of intermetallic compounds rich in Ni and to have the carbide fraction of 8÷12%. Carbides should remain stable in the microstructure - regardless of the heat treatment - since they favourably influence an abrasion resistance. The type of phases appearing in the microstructure was determined and their morphology described.

PL

W pracy przedstawiono koncepcję nowych materiałów narzędziowych na osnowie niklu, umacnianych związkami faz międzymetalicznych, przewidywanych do pracy w wysokiej temperaturze. Zamieszczono projekt ich składu chemicznego i wyniki badań mikrostruktury oraz twardości w stanie lanym. Skład chemiczny nowego materiału zaprojektowano tak, aby umocnienie osnowy uzyskać w wyniku wydzielania związków metalicznych bogatych w Ni, a udział węglików wynosił 8÷12%. Węgliki powinny pozostać stabilne w mikrostrukturze niezależnie od obróbki cieplnej, wpływając korzystnie na odporność na ścieranie. Określono rodzaj faz występujących w mikrostrukturze oraz opisano ich morfologię.