Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The role of the strengthening phases on the HAZ liquation cracking in a cast Ni‑based superalloy used in industrial gas turbines

Rakoczy Łukasz, Grudzień-Rakoczy Małgorzata, Rutkowski Bogdan, Cygan Rafał, Hanning Fabian, Cios Grzegorz, Habisch Stefan, Andersson Joel, Mayr Peter, Zielińska-Lipiec Anna

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 2

art. no. e119, 2023

EN

This work presents the influence of microstructural constituents on liquation crack formation in the cast Ni-based superalloy, Rene 108. The investigation was divided into three parts: characterisation of the material's microstructure in pre-weld condition, hot ductility studies and analysis of liquation cracking induced by the gas tungsten arc welding process. Using advanced electron microscopy techniques it is shown that the base material in pre-weld condition is characterised by a complex microstructure. The phases identified in Rene 108 include γ matrix, γ' precipitates, MC and M23C6 carbides, and M5B3 borides. Based on Gleeble testing, it was found that Rene 108 is characterised by high strength at elevated temperatures with a maximum of 1107 MPa at 975 °C. As a result of constitutional liquation, the superalloy’s strength and ductility were significantly reduced. The nil strength temperature was equal to 1292 °C, while the nil ductility temperature was 1225 °C. The low ductility recovery rate (32.1), ratio of ductility recovery (36.2) and hot cracking factor (Rf = 0.05) values confirmed the low weldability of Renѐ 108. In the heat-affected zone (HAZ) induced by welding, constitutional liquation of mainly γ' precipitates, with a contribution of M23C6 carbides and M5B3 borides, was observed. The thin non-equilibrium liquid film, which formed along high-angle grain boundaries, led to crack initiation and their further propagation during cooling. The eutectic γ–γ' re-solidification products are visible on the crack edges.

2

Rola mikrostruktury w ocenie wrażliwości do pęknięć likwacyjnych polikrystalicznego nadstopu niklu

Rakoczy Ł., Zielińska-Lipiec A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2018

|

Vol. 85, nr 4

125--132

PL

W niniejszej pracy przeprowadzono charakterystykę składników mikrostrukturalnych w nadstopie na osnowie niklu oraz ich rolę w kontekście wrażliwości wybranego nadstopu do pęknięć likwacyjnych po spawaniu łukowym elektrodą nietopliwą. Materiał dostarczony w postaci odlewu charakteryzował się znaczną niejednorodnością, związaną z różną zawartością pierwiastków w rdzeniach dendrytów i w przestrzeniach międzydendrytycznych. W trakcie obserwacji za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej zaobserowano stosunkowo duży udział wydzieleń fazy międzymetalicznej γ’ w rdzeniach dendrytów. W przestrzeniach międzydendrytycznych, w wyniku segregacji pierwiastków stopowych, w trakcie krzepnięcia odlewu wydzieliły się wyspy eutektyczne γ/γ’, jak również węgliki bogate w pierwiastki trudnotopliwe, mianowicie Hf i Ta. Ciepło wprowadzone do materiału w trakcie spawania doprowadziło w strefie wpływu ciepła do częściowego rozpuszczenia wydzieleń fazy γ’ w osnowie γ. Tworząca się w wysokiej temperaturze cienka nierównowagowa warstewka cieczy zaobserwowana lokalnie wzdłuż granic dendrytów była czynnikiem sprzyjającym do zainicjowania pęknięć i ich rozprzestrzeniania się w trakcie chłodzenia. Na podstawie przeprowadzonej analizy stwierdzono, że ciecz pojawiała się w wyniku nierównowagowego nadtapiania głównie wydzieleń fazy międzymetalicznej γ’.

EN

In the present study, the characterization of microstructural constituents in the Ni-based superalloy was carried out, as well as their role in the susceptibility to liquation cracking in heat affected zone during tungsten inert gas. The casting was characterized by considerable heterogeneity in the dendrite cores and interdendritic spaces. During scanning electron microscopy investigation significant volume fraction of cubic- and spherical-shaped precipitates of γ’ phase in dendrite cores was observed. In interdendritic spaces, as a result of the segregation of alloying elements during the solidification of the casting, eutectic γ/γ’ islands and carbides rich in refractory elements, namely Hf and Ta were also present. In the heat affected zone, heat input induced by welding led to partially dissolving of the γ’ precipitates in the surrounding γ matrix channels. A thin non-equilibrium liquid film that a appeared locally along the grain boundaries in the HAZ was a key factor in the initiation of cracks and their spreading during cooling. Based on the observation, it was found that the liquid phase appeared as a result of constitutional liquation.

3

Contribution of Microstructural Constituents on Hot Cracking of MAR-M247 Nickel Based Superalloy

Rakoczy Ł., Grudzień M., Zielińska-Lipiec A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

181--189

EN

The aim of this study is to investigate influence of selected parameters of gas tungsten arc welding on microstructure of MAR-M247 nickel based superalloy originating from turbine vane. MAR-M247 is a precipitation-strengthened superalloy which is widely used in aerospace engines. The main strengthening phase in this material is ordered L12 intermetallic γ' phase Ni3 (Al, Ti). The surface of alloy was modified by electric arc in order to present microstructural changes in weld and heat affected zone. Investigation of the heat affected zone revealed that constitutional liquation of γ' particles and primary carbides is responsible for the formation of a liquid grain boundary layer which finally contributed to cracking. Scanning electron microscopy indicated high susceptibility to cracking of MAR-M247 alloy which is connected with high content of γ'-formers aluminum and titanium.

4

Analiza mikrostrukturalna i charakterystyka pęknięć po spawaniu łukowym nadstopu niklu

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

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 4

156--161

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.

5

Nd-YAG Laser Beam-Induced Liquation Cracking in Selected Nickel-Based Superalloys

Rakoczy Ł., Zielińska-Lipiec A., Tuz L., Góral T.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2017

|

Vol. 61, No. 1

32--38

EN

MAR-M247 and Rene 77 belong to intermetallic phase Ni₃(Al, Ti) precipitation hardened nickel alloys widely used in the aerospace and power engineering industries. Because of their susceptibility to cracking, the above-named alloys are characterised by limited weldability. In the tests described in this article, the surfaces of the above-named superalloys were affected by a laser beam having identical parameters. Afterwards, the test results concerning the individual susceptibility to Nd-YAG laser beam-induced liquation cracking were compared. The stereoscopic microscopic observations revealed differences indicating the significantly greater crack susceptibility of superalloy MAR-M247. The characteristics of the materials indicated that the above differences were connected with the significantly more complex microstructure resulting from the segregation of alloying elements during crystallisation. The scanning microscopic examination revealed the presence of liquation cracks in the HAZ located along partially melted interdendritic areas.

PL

Stopy MAR-M247 oraz Rene 77 należą do grupy stopów niklu umacnianych wydzieleniowo fazą międzymetaliczną Ni3(Al, Ti) znajdujących szerokie zastosowanie w branży lotniczej i energetycznej. Uważane są za stopy o ograniczonej spawalności z powodu wysokiej skłonności do pękania. W omawianej pracy powierzchnię tych nadstopów poddano oddziaływaniu wiązki laserowej przy zastosowaniu identycznych parametrów. Na podstawie przeprowadzonych badań porównano skłonność stopów do pęknięć likwacyjnych powstałych w wyniku oddziaływania wiązki laserowej Nd-YAG. Obserwacja powierzchni za pomocą mikroskopu stereoskopowego ujawniła różnice wskazujące na dużo wyższą skłonność do pękania nadstopu MAR-M247. Charakterystyka materiałów wskazała, iż jest to związane ze znacznie bardziej złożoną mikrostrukturą wynikającą z segregacji składników stopowych w trakcie krystalizacji. Badania przy pomocy mikroskopii skaningowej ujawniły pęknięcia likwacyjne w SWC biegnące wzdłuż nadtopionych obszarów międzydendrytycznych.

6

Pękanie likwacyjne austenitycznych stali nierdzewnych.

Bernasovsky P.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2005

|

R. 49, nr 5

36-42

PL

Podano wyniki badań przeprowadzonych na 30 doświadczalnych stalach nierdzewnych poddanych dwom próbom laboratoryjnym skłonności do pęknięć likwacyjnych. W badaniach zastosowano japoński symulator spawalniczych cykli cieplnych i odkształceniowych Thermorestor-W oraz rosyjską próbę LTP 1 6/TIG. Zaproponowano wstępne kryteria oceny skłonności stali do pęknięć likwacyjnych (3 stopnie). Porównano uzyskane wyniki badań ze wskaźnikami L, [delta]H i ECr/ENi wyliczonymi w oparciu o skład chemiczny stali.

EN

The paper shows the results of testing of 30 experimental stainless steels which were subjected to two laboratory liquation cracking tests, namely the Thermorestor-W test with thermal and strain simulation of welding cycles (Japanese) and the LTP 1 6/TIG test (Russian). Preliminary criteria of liquation cracking tests (3 degrees) are proposed. Comparison of experimental results with the L, [delta]H and ECr/ENi indices calculated on the basis of the steel chemical composition is presented.