بررسی اثر کار گرم و آنیل انحلالی بر ریزساختار و خواص مکانیکی سوپرآلیاژ Haynes 188

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• مهدی سمیعی زفرقندی
• سید مهدی عباسی
• مریم مرکباتی
• حسن بدری

دانشگاه صنعتی مالک اشتر

10.22067/ma.v31i1.65787

چکیده

در پژوهش حاضر اثر میزان کرنش اعمالی حین کار گرم و همچنین تأثیر عملیات آنیل انحلالی پس‌ازآن بر ریزساختار و خواص مکانیکی سوپرآلیاژ Haynes 188 بررسی شده است. در این راستا شمش ریختگی و همگن­شده سوپرآلیاژ Haynes 188 طی پاس­های متعدد در دمای C˚ 1150 و با دو میزان کاهش ضخامت 60 و 85% نورد شد. همچنین عملیات آنیل انحلالی پس از کار گرم در محدودۀ دمایی C˚ 1140 تا C˚ 1200 در زمان­های 10 تا 120 دقیقه با هدف بهینه کردن خواص کششی انجام شد. بررسی­های ریزساختاری حاکی از کاهش اندازه دانه در نمونه 85% در حالت نوردی نسبت به نمونه 60% بود. آنالیز EDS نشان داد تنها کاربیدهای غنی از تنگستن M6C در ساختار رسوب کرده­اند که عملیات آنیل انحلالی در دماهای بیش از C˚ 1140 و زمان­های بیشتر از 30 دقیقه سبب انحلال نسبی کاربیدها و درشت شدن دانه­ها می­شود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) پس از آنیل انحلالی نشان داد که نرخ انحلال کاربیدها تحت شرایط یکسان آنیل، برای نمونه با 85% کاهش ضخامت بیشتر از نمونه دیگر است. استحکام تسلیم نمونه با کاهش ضخامت 85% بسیار بالاتر از نمونه با 60% کاهش ضخامت بود که پس از آنیل انحلالی در دمای C˚ 1140 به مدّت 10 دقیقه استحکام تسلیم نمونه با 85% کاهش ضخامت مجدداً افت کرد؛ امّا برای نمونه 60%، با انجام فرآیند آنیل انحلالی تحت شرایط مشابه نه‌تنها افت استحکام رخ نداد بلکه بهبود داکتیلیته نیز ملاحظه شد.

کلیدواژه‌ها

• سوپرآلیاژ Haynes 188
• کرنش
• آنیل انحلالی
• خواص مکانیکی
• بررسی ریزساختار

---

عنوان مقاله [English]

Influence of Hot-working and Solution Annealing on Microstructure and Mechanical Properties of Haynes 188

نویسندگان [English]

• Mahdi Samie zafarghandi
• S.Mehdi Abbasi
• Maryam Morakabati

Malek-e ashtar university of technology

چکیده [English]

In present work effects of strain in hot working process and solution annealing, on microstructure and subsequent mechanical properties were investigated. The billet were hot rolled into final reduction in thickness 60 and 85% (R-60 and R-85) at 1150 ˚C. After that, solution annealing at 1140 ˚C to 1200 ˚C for 10 to 120 minutes were conducted to optimize of mechanical properties. The microstructures revealed grain size of R-85 sample was lower than another, but grain growth was observed for annealed sample above 1140 ˚C after 30 minutes. EDS analysis shown M6C carbide rich of tungsten is only precipitated carbide. It's also found that grain growth rate is much more for R-85 sample. SEM evaluations also confirmed faster solution rate of carbides for R-85 sample. Yield strength of R-85 is very higher relative to R-60 while after annealing at 1140 ˚C for 10 minutes it decreased drastically. Annealing in same condition for R-60 sample cause not only decreasing of strength, even improved ductility.

کلیدواژه‌ها [English]

• Superalloy
• Strain
• solution annealing
• Mechanical properties
• microstructure evaluation

مراجع

1. B. Geddes, H. Leon, and X. Huang, Superalloys: alloying and performance. ASM International, (2010).

2. M. J. Donachie and S. J. Donachie, Superalloys: a technical guide. ASM international, (2002).

3. J. R. Davis, "ASM specialty handbook: Nickel, Cobalt, and their alloys," ASM International, Member/Customer Service Center, (2000).

4. H. Chandler, Heat treater's guide: practices and procedures for nonferrous alloys. ASM international, (1996).

5. M. Mori, K. Yamanaka, S. Sato, K. Wagatsuma, and A. Chiba, "Microstructures and mechanical properties of biomedical Co-29Cr-6Mo-0.14 N alloys processed by hot rolling," Metallurgical and Materials Transactions A, vol. 43, no. 9, pp. 3108-3119, (2012).

6. K. Yamanaka, M. Mori, and A. Chiba, "Enhanced mechanical properties of as-forged Co-Cr-Mo-N alloys with ultrafine-grained structures," Metallurgical and Materials Transactions A, vol. 43, no. 13, pp. 5243-5257, (2012).

7. R. Gupta, M. Karthikeyan, D. Bhalia, B. Ghosh, and P. Sinha, "Effect of microstructure on mechanical properties of refractory Co-Cr-W-Ni alloy," Metal Science and Heat Treatment, vol. 50, no. 3-4, pp. 175-179, (2008).

8. J. Favre, "Recrystallization of L-605 cobalt superalloy during hot-working process," Thesis submited

for degree of Doctor of philosophy, Citeseer, (2013).

9. Standard, "E92, Standard test method for vickers hardness of metallic materials, vol. 2," West Conshohocken, PA: ASTM International, (2003).

10. Standard, "E8 test methods of tension testing of metallic materials" ASTM International, [metric], 2003.

11. W. Gui, H. Zhang, M. Yang, T. Jin, X. Sun, and Q. Zheng, "The investigation of carbides evolution in a cobalt-base superalloy at elevated temperature", Journal of Alloys and Compounds, vol. 695, pp. 1271-1278, (2017).

12. K. Yamanaka, M. Mori, and A. Chiba, "Influence of carbon addition on mechanical properties and microstructures of Ni-free Co–Cr–W alloys subjected to thermomechanical processing", Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, vol. 37, pp. 274-285, (2014).

13. K. Yamanaka, M. Mori, and A. Chiba, "Developing high strength and ductility in biomedical Co–Cr cast alloys by simultaneous doping with nitrogen and carbon," Acta biomaterialia, vol. 31, pp. 435-447, (2016).

14. S.-H. Lee, E. Takahashi, N. Nomura, and A. Chiba, "Effect of carbon addition on microstructure and mechanical properties of a wrought Co-Cr-Mo implant alloy," Materials transactions, vol. 47, no. 2, pp. 287-290, (2006).

15. J. Favre, D. Fabrègue, E. Maire, and A. Chiba, "Grain growth and static recrystallization kinetics in Co–20Cr–15W–10Ni (L-605) cobalt-base superalloy," Philosophical Magazine, vol. 94, no. 18, pp. 1992-2008, (2014).

16. K. Ueki, K. Ueda, and T. Narushima, "Microstructure and Mechanical Properties of Heat-Treated Co-20Cr-15W-10Ni Alloy for Biomedical Application," Metallurgical and Materials Transactions A, vol. 47, no. 6, pp. 2773-2782, (2016).

17. B. Lin, "Investigating annealing twin formation mechanisms in face-centered cubic Nickel," Thesis

submited for degree of Doctor of philosophy, Carnegie Mellon University, (2015).

18. D. A. Porter, K. E. Easterling, and M. Sherif, Phase Transformations in Metals and Alloys, (Revised Reprint). CRC press, (2009).