اثر کار سرد بر رفتار رسوب سختی سوپرآلیاژ Ni Span C902

موسوی, فرشته; جعفریان, حمیدرضا; خیراندیش, شهرام

doi:10.22076/me.2017.35613.1054

اثر کار سرد بر رفتار رسوب سختی سوپرآلیاژ Ni Span C902

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشگاه علم و صنعت ایران

² دانشگاه علم و صنعت

10.22076/me.2017.35613.1054

چکیده

در پژوهش حاضر اثر کارسرد بر رفتار رسوب‌سختی سوپرآلیاژ Ni Span C902 مورد بررسی قرارگرفت. پس از همگن‌سازی در دمای 1000 درجه سانتی‌گراد، کارسرد در مقادیر30، 40 و60 درصد بر روی نمونه‌ها اعمال شد. سپس عملیات رسوب‌سختی در دماهای 450، 550، 650 و 750 درجه سانتی‌گراد و به مدت‌زمان‌های 1 تا 6 ساعت انجام شد. بررسی‌های ریزساختاری با میکروسکوپ نوری و بررسی‌های مربوط به رسوب سختی، توسط تست سختی‌سنجی ویکرز انجام شد. نتایج نشان داد که رسوب سختی در دمای 450 و 550 درجه سانتی‌گراد شرایط لازم برای تشکیل رسوبات استحکام‌دهندهγ´ در آلیاژ همگن شده و کار سرد نشده را فراهم نمی‌کند. درحالیکه تغییرات سختی در نمونه‌های پیرشده در دماهای 650 و 750 درجه سانتی‌گراد قابل توجه بوده، به طوری که سختی نمونه آنیل بعد از پیرسازی در دمای 750 درجه سانتی‌گراد و به مدت 5 ساعت به حداکثر سختی خود رسیده و سختی آن از 110 ویکرز به 226 ویکرز رسیده است. از طرفی، حداکثر سختی برای نمونه کارسرد نشده و نمونه 60% کارسرد شده به ترتیب در دماهای 750 و650 درجه سانتی‌گراد و در زمان‌های 3 و5 ساعت رسوب سختی حاصل شده است. مقایسه معادلات جانسون-مل-آورامی با نتایج تجربی حاصل از آزمایشات تطابق خوبی را نشان داد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.15631745.1396.20.2.2.8

عنوان مقاله [English]

Effect of cold work on precipitation behavior of Ni Span C902 Super alloy

چکیده [English]

In this study, the influence of cold work on precipitation behavior in Ni Span C902 super alloy is considered to investigate. The samples were homogenized at 1000 ᵒC, and then samples were subjected to different amount of cold work of 30, 40 and 60%. Precipitation hardening treatments were performed at 450, 550, 650 and 750 ᵒC for 1 to 6 hours. Microstructural observations were done by optical microscope and precipitation hardening behaviors were investigated by Vickers hardening test. The results indicated that precipitation hardening at the temperatures of 450 and 550 ᵒC could not provide proper conditions for formation of strengthening precipitations (γ´); while hardness increased significantly by increasing the aging temperature. The maximum hardness has been achieved for the homogenized and the 60% cold worked samples at 750 and 650 ᵒC, respectively. The results of empirical observations of the experiments in the present study are in well consistent in comparing to Johnson-Mehl-Avrami equations.

کلیدواژه‌ها [English]

Cold work
Aging
Ni Span C902 Super Alloy
Johnson-Mehl-Avrami
Precipitation Hardening

مراجع

[1] M. Dubois, “Measurement of the thermoelastic coefficient of metals by strain gauges,” Strain, vol. 14, no. 1, pp. 22–31, 1978.

[2] S. J. Patel, “A century of discoveries, inventors, and new nickel alloys,” JOM J. Miner. Met. Mater. Soc., vol. 58, no. 9, pp. 18–20, 2006.

[3] Y. TANJI, Y. SHIRAKAWA, and H. MORIYA, “Young’s modulus, shear modulus and compressibility of Fe-Ni (fcc) alloys,” Sci. reports Res. Institutes, Tohoku Univ. Ser. A, Physics, Chem. Metall., vol. 22, pp. 84–92, 1970.

[4] Y. Chen, Z. G. Liu, Y. N. Cao, and Z. S. Zhu, “Atom probe microanalysis of an elinvar type alloy,” Scr. Metall., vol. 22, no. 7, pp. 1075–1078, 1988.

[5] W. S. McCain and R. M. Maringer, “Mechanical and physical properties of Invar and Invar-type alloys,” BATTELLE MEMORIAL INST COLUMBUS OH DEFENSE METALS INFORMATION CENTER, 1965.

[6] Z. Kaczkowski, “Influence of thermal and mechanical treatment on internal friction, modulus of elasticity and its temperature stability in NiSPAN C type alloy,” Phys. B+ C, vol. 119, no. 1–2, pp. 125–129, 1983.

[7] O. A. Khomenko and I. F. Khil’kevich, “Effect of chromium and aluminum on the physical and mechanical properties of precipitation-hardening Fe-Mn Elinvar,” Met. Sci. Heat Treat., vol. 24, no. 6, pp. 425–428, 1982.

[8] A. A. Tavassoli, “Effect of precipitation on physical properties of NiSpan C,” Scr. Metall., vol. 7, no. 4, pp. 345–350, 1973.

[9] M. Seifollahi, S. H. Razavi, S. Kheirandish, and S. M. Abbasi, “The mechanism of η phase precipitation in A286 superalloy during heat treatment,” J. Mater. Eng. Perform., vol. 22, no. 10, pp. 3063–3069, 2013.

[10] A. P. M. E.J.Hayes, “the effect of deformation on the magnetoelastic properties of Iron-Nickle alloys and some implications concering correntheries of invar behavioure,” Trans. Magn., vol. vol. Mag-1, 1975.

[11] J. W. M. C. S. Whitecroft, “The Influenceof Chromium Content on the Precipitation of `γ (Ordered Ni3Ti) in Some Austenitic Steels,” METALLOGRAPHY, vol. VOL 2,PP30, 1969.

[12] A. V Sazykina and O. A. Khomenko, “Effect of chromium on the modulus of elasticity and the thermoelastic coefficient of elinvar alloys,” Met. Sci. Heat Treat., vol. 18, no. 12, pp. 1040–1043, 1976.

[13] T. G. A. Khomenko O.A, Sazykina A.V., “Effect of Cobalt on ThePhysicomechanical Properties of Precipitation-Hardening Elinvars,” Met. Sci. Heat Treat., vol. Vol. 22, p, 1980.

[14] E. F. Bradley, “Superalloys: a technical guide,” 1988.

[15] C. T. Sims, N. S. Stoloff, and W. C. Hagel, “superalloys II,” 1987.

[16] Z. G. Liu, T. Al-Kassab, and P. Haasen, “The structure of the γ′-precipitates and the precipitation hardening of an elinvar alloy,” Scr. Metall. Mater., vol. 24, no. 4, pp. 655–660, 1990.

[17] F. Vogel, N. Wanderka, S. Matsumura, and J. Banhart, “Early stages of decomposition within the γ′ phase of a Ni–Al–Ti model alloy,” Intermetallics, vol. 22, pp. 226–230, 2012.

[18] K. Yang, Y. Xie, X. Zhao, C. G. Fan, and Y. Y. Li, “Microstructure and hydrogen embrittlement in incology 907,” Scr. Metall. Mater., vol. 25, no. 10, pp. 2399–2404, 1991.

[19] Z.-X. Yuan, S.-H. Song, Y.-H. Wang, J. Liu, and A.-M. Guo, “Effect of pre-deformation on the age hardening of a niobium-microalloyed steel,” Mater. Lett., vol. 59, no. 16, pp. 2048–2051, 2005.

[20] S. G. Chowdhury, S. Das, and P. K. De, “Cold rolling behaviour and textural evolution in AISI 316L austenitic stainless steel,” Acta Mater., vol. 53, no. 14, pp. 3951–3959, 2005.

[21] B. AN and S. Ranganathan, “Aging behaviour in copper bearing high strength low alloy steels,” ISIJ Int., vol. 44, no. 1, pp. 115–122, 2004.

[22] D. H. Ping, M. Ohnuma, Y. Hirakawa, Y. Kadoya, and K. Hono, “Microstructural evolution in 13Cr–8Ni–2.5 Mo–2Al martensitic precipitation-hardened stainless steel,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 394, no. 1, pp. 285–295, 2005.

[23] P. W. Hochanadel, G. R. Edwards, C. V Robino, and M. J. Cieslak, “Heat treatment of investment cast PH 13-8 Mo stainless steel: Part I. Mechanical properties and microstructure,” Metall. Mater. Trans. A, vol. 25, no. 4, pp. 789–798, 1994.

[24] C. V Robino, M. J. Cieslak, P. W. Hochanadel, and G. R. Edwards, “Heat treatment of investment cast PH 13-8 Mo stainless steel: part II. Isothermal aging kinetics,” Metall. Mater. Trans. A, vol. 25, no. 4, pp. 697–704, 1994.

[25] Y. Zhang, X. Tian, Z. Qin, and H. Jiang, “Temperature compensating Elinvar character in Fe–Mn–Si alloys,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 324, no. 5, pp. 853–856, 2012.

[26] م. حسنی, “نگاهی به خواص مکانیکی و فیزیکی سوپر آلیاژهای پایه نیکل,” دانششکده مهندسی، دانشگاه سمنان, 1385.

[27] F. R. N. Nabarro and M. S. Duesbery, Dislocations in solids, vol. 11. Elsevier, 2002.