{' '} {' '}
Limited time offer
SAVE % on your upgrade.

Page 10

O D B O R N É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

J. Zýka – I. Andršová – J. Málek – B. Podhorná – A. Joch –K. Hrbáček Vliv mikrostruktury na mechanické vlastnosti niklové superslitiny...

Provedené práce spočívaly ve zkouškách tahem za pokojové teploty a v následné metalografické (světelná (light) metalografie – LM) a fraktografické analýze (řádkovací (scanning) elektronová mikroskopie – SEM). Byla vyhodnocena velikost zrna, velikost částic fáze γ‘, podíl licích vad a podíl karbidů. Velikost zrna byla měřena pomocí lineární průsečíkové metody dle ČSN 420462, průsečnice byly vedeny ve dvou na sebe kolmých směrech. Byla provedena analýza EBSD (Electron Back Scattered Diffraction) pro vyhodnocení orientace zrn a lokalizace deformace pomocí parametru Kernel Average Misorientation (KAM). Pro výpočet tohoto parametru se měří orientace krystalové mřížky v jednotlivých bodech. Vyhodnocuje se pak rozdíl v této orientaci mezi sousedními body, což odpovídá pootočení mřížky. Výsledky Porovnání slitiny MAR-M-247 a IN713LC Zkušební tělesa ze slitin MAR-M-247 a IN713LC byla zkoušena tahem za pokojové teploty. Byla porovnávána slitina MAR-M-247 po operaci HIP a tepelném zpracování, slitina MAR-M-247 po tepelném zpracování bez provedené operace HIP a slitiny IN713LC ve stavu po odlití. Všechna zkušební tělesa byla vyrobena ze stejného typu odlitku ve tvaru komolého kužele. Bylo zkoušeno 7 zkušebních těles od každé dávky. Výsledky jsou uvedeny v tab. II. Slitina MAR-M-247 je v obou zkoumaných stavech o cca 50 MPa pevnější než slitina IN713LC. Slitina IN713LC vykazuje vyšší hodnoty kontrakce a prodloužení. Operace HIP snižuje mez kluzu a zvyšuje hodnoty kontrakce v případě odlitků ze slitiny MAR-M-247. Tyto rozdíly jsou statisticky významné. Další detaily o porovnání slitiny MAR-M-247 ve stavu po provedené operaci HIP a bez ní, včetně statistické analýzy pomocí Wilcoxonova testu, jsou uvedeny v [3]. Mechanické vlastnosti a mikrostruktura odlitků ze slitiny MAR-M-247 Těžké odlitky vykazují horší mechanické vlastnosti, zejména prodloužení. Lineární závislost mezi deformací a napětím, tedy i mezi prodloužením a mezí pevnosti, byla nalezena v oblasti a) homogenní plastické deformace tahového diagramu (obr. 2). Lehké odlitky vykazují přibližně dvakrát vyšší míru zpevnění než odlitky těžké (obr. 3). Výsledky tahové zkoušky těles ze tří různých odlitků, stejně jako změřené hodnoty mikrostrukturních parametrů, jsou uvedeny v tab. III. Zajímavé a důležité strukturní jevy jsou zdokumentovány na obr. 4 až 7. Velikost zrna nalezená ve zkoumaných odlitcích se dosti liší (obr. 4). Lehké odlitky vykazují kolumnární zrna orientovaná od povrchu odlitku do středu v důsledku rychlého chladnutí b) tuhnutí. U ostatních odlitků byla nalezena rovnoosá zrna. při Na metalografických řezech i lomových plochách byl nalezen velmi nízký podíl licích vad (obr. 4), a naopak vysoký podíl interdendritických karbidů (obr. 5). Delší karbidy byly naleze-

Tab. II. Tab. II.

Výsledky zkoušek tahem za pokojové teploty slitiny MAR-M-247 a IN713LC Results of room temperature tensile tests of the MAR-M-247 and the IN713LC alloys Rp0,2 [MPa]

Rm [MPa]

A [%]

Z [%]

IN713LC

802

906

6,3

12,7

MAR HIP

844

974

4,1

9,8

MAR bez HIP

863

976

3,8

7,65

416

S l é vá re ns t v í . L X I V . li s to p a d – p ro s in e c 2016 . 11–12

was performed before heat treatment in order to reduce number and size of pores. HIP parameters for the MAR-M-247 alloy are 1200°C/4 h/103 MPa. Tensile test specimens were machined from 3 different types of castings, each with different size and weight and thus different cooling rate. Investigated castings are depicted in the same scale in fig. 1. A light weight precast specimen (top left), a medium weight conical cone casting (top right) and a heavy weight quatrefoil casting (bottom). In case of middle and heavy weight castings tensile test specimens were prepared from the bottom of the specimen, the narrow part, with longitudinal axis of the specimen parallel to the longitudinal axis of casting. Details of used casting system are given in [2]. Experimental work consisted of tensile tests at room temperature and consequent metallographic (light metallography—LM) and fractographic analysis (scanning electron microscopy— SEM). Grain size, gamma prime phase size, amount of casting defects and carbides were evaluated. Grain size was measured by a linear intersect method according to the ČSN 420462 standard, intersecting lines were plotted in two principal perpendicular directions. Electron back scattered diffraction (EBSD) analysis was performed to evaluate grain orientation and deformation localisation by means of kernel average misorientation (KAM). Local crystal lattice orientation is measured in each measured point of the surface for calculation the KAM parameter. Differences in orientation between neighbouring points are then calculated and are related to rotation of the lattice. Results MAR-M-247 vs. IN 713LC comparison MAR-M-247 and IN713LC alloys were tensile tested at room temperature in order to compare alloys’ properties. The MAR-M-247 alloy in HIPed condition and heat treated condition, the MAR-M-247 alloy in heat treated condition without HIP and the IN713LC alloy in as-cast state were compared. All tested bodies were manufactured from the same type of casting, the conical cone sample. Seven specimens were tested from each batch. Results are given in tab. II. The MAR-M-247 alloy in both conditions is about 50 MPa stronger than the IN713LC alloy. The IN713LC alloy performs higher elongation and contraction. HIP operation reduces elastic strength and improves contraction values in case of the MAR-M-247 casting. These differences are statistically significant. Further details about the comparison of the MAR-M-247 alloy with and without HIP including statistical analysis by means of Wilcoxon test are given in [3]. MAR-M-247 mechanical properties and microstructure Heavy castings exhibit rather low mechanical properties, especially elongation. Linear correlation between stress and deformation, hence rupture strength and elongation, is found in region of homogenous plastic deformation in stress-strain diagram (fig. 2). The light castings performed, approx. two times, higher strain hardening rate than the heavy castings (fig. 3). Experimental results of tensile test of specimens from three different castings, as well as measured microstructure parameters, are given in tab. III. Interesting and important structural features are documented in fig. 4 – 7. Important differences between specimens from different castings are found in grain size (fig. 4). The light castings show columnar grains oriented from surface of the specimen to

Profile for INA SPORT spol. s r.o.

Slevarenstvi 11-12 2016  

Slevarenstvi 11-12 2016  

Profile for inasport