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

Page 9

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

Introduction MAR-M-247 is a nickel-base superalloy developed for applications requiring high strength at elevated temperatures up to about 1000ºC. Its balanced composition provides an excellent combination of tensile and creep-rupture properties as a result of gamma-prime strengthening enhanced by solid solution and grain-boundary strengthening. MAR-M-247 has good castability. It is usually used for parts working at high load and high temperature conditions such as turbine blades and turbocharger wheels. Heat treatment and hot isostatic pressing (HIP) is usually applied. Principal requirement on nickel superalloys is high resistance to creep. Then other properties are also required as high cycle and low cycle fatigue resistance, good corrosion and oxidation properties etc., all at high temperatures. Properties of nickel superalloys result from the complex chemical composition and microstructure. Microstructure can vary according to parameters of the used manufacturing technology, primarily casting and heat treatment. In order to improve a specific property, e.g. strength, specific technology parameters can be chosen to obtain microstructure with small grains and small γ’ phase particles. On contrary, in the case of creep, large grain size is favourable. Therefore the technology parameters must be chosen carefully to obtain desired combination of mechanical properties. Size and shape of casting generally influence the microstructure. Castings with larger cross section cool more slowly, therefore modified microstructure with bigger grains arises. When approving the castings, mechanical values are measured by tensile test on test bodies made from castings at room temperature. This work investigates correlations between room temperature tensile mechanical properties and microstructure, particularly grain size, carbides, casting defects, and gamma prime phase. Results are compared to the IN713LC alloy, which is older and cheaper than the MAR-M-247 alloy. IN713LC is still widely used, namely for turbocharger wheels. The comparison will be useful e.g. for designers in order to be able to choose the right material for desired turbocharger parameters. High cycle high temperature fatigue behaviour of this alloy and the comparison with the IN713LC alloy was published recently [1], [2]. This article expands the knowledge about the relation of tensile strength and microstructure.

Pr ove d e n é p rá c e Chemické složení slitiny MAR-M-247 je uvedeno v tab. I. Odlitky byly připraveny přesným litím ve vakuu ve slévárně PBS Velká Bíteš, a. s. Byly zkoumány tři typy odlitků s různou hmotností a různým průřezem. První typ byl těžký odlitek ve tvaru čtyřlístku, druhý, střední typ odlitku byl ve tvaru kónického kužele a třetí typ odlitku byl lehký s průměrem 6 mm. Tepelné zpracování slitiny MAR-M-247 spočívá v rozpouštěcím žíhání 1200 °C / 2 h, ochlazení a následném precipitačním žíhání 870 °C / 24 h. Před tepelným zpracováním byla provedena operace izostatického stlačování za tepla (Hot Isostatic Pressing – HIP) pro snížení počtu a velikosti licích vad. Použité parametry operace HIP slitiny MAR-M-247 jsou 1200 °C / 4 h / / 103 MPa. Zkušební tělesa pro zkoušku tahem byla vyrobena ze 3 různých typů odlitků rozdílné velikosti a hmotnosti a tím i různé rychlosti chladnutí po odlití. Zkoumané odlitky jsou zachyceny na obr. 1. Lehký předlitý odlitek (vlevo nahoře), střední odlitek ve tvaru komolého kužele (vpravo nahoře) a těžký odlitek ve tvaru čtyřlístku (dole). V případě odlitku komolého kužele a čtyřlístku byla zkušební tělesa pro zkoušku tahem vyrobena ze spodní, užší části odlitku, přičemž jejich podélná osa je rovnoběžná s podélnou osou odlitku. Detaily týkající se použitých vtokových soustav jsou uvedeny v [2].

Experimental

Obr. 1. Fig. 1.

Tab. I. Tab. I.

The chemical composition of the MAR-M-247 alloy melt used is given in tab. I. Castings were prepared by vacuum investment casting in the PBS Velká Bíteš, a. s., foundry. Three types of castings with different weight and cross section were investigated. First one heavy “quatrefoil” casting, second one conical sample, and the third one from a casting with 6 mm in diameter. Heat treatment (HT) of MAR-M-247 alloy consists of solution annealing at 1200°C/2 h, cooling down and precipitation annealing at 870°C/24 h. Hot isostatic pressure (HIP) operation

Zkoumané odlitky, lehký předlitý odlitek (vlevo nahoře), těžší odlitek ve tvaru komolého kužele (vpravo nahoře) a těžký odlitek ve tvaru čtyřlístku (dole) Investigated castings, light weight precast specimen (top left), medium weight conical cone casting (top right) and heavy weight quatrefoil casting (bottom)

Chemické složení slitiny MAR-M-247 [hm. %] Chemical composition [in wt. %] of the MAR-M-247 alloy

C

Cr

Mo

Al

Ti

W

Co

Ta

Zr

B

Hf

0,14–0,16

8,2–8,6

0,6–0,8

5,4–5,6

0,8–1,2

9,8–10,3

9,7–10,3

2,9–3,1

0,03–0,06

max. 0.02

1,2–1,6

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

415

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

ný materiál pro turbodmychadla žádaných parametrů. Odolnost slitiny MAR-M-247 proti vysokocyklové únavě za vysokých teplot byla publikována nedávno [1], [2], včetně porovnání se slitinou IN713LC. Tento článek přispívá ke znalostem o vztahu mezi pevností v tahu a mikrostrukturou.

Profile for INA SPORT spol. s r.o.

Slevarenstvi 11-12 2016  

Slevarenstvi 11-12 2016  

Profile for inasport