Metallurgical Engineering

Metallurgical Engineering

Microstructural Investigation of Inconel 718 Superalloy in the As-Cast and Homogenized Conditions

Document Type : Research Paper

Authors
Mohammad Javad Sohrabi 1
Hamed Mirzadeh 2
1 M.Sc. Student, School of Metallurgy and Materials Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran.
2 Associate Professor, School of Metallurgy and Materials Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran.
10.22076/me.2020.112735.1254
Abstract
The microstructure of Inconel 718 superalloy in the as-cast (vacuum arc remelted and cast in a water-cooled copper mold) and homogenized conditions was studied. Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) were used for microstructural studies and elemental analysis, respectively. The presence of austenite/Laves eutectic constituent and carbides was discussed based on the phase diagram and the microsegregation of niobium and molybdenum between dendrite arms of the austenite matrix. In the eutectic structure, the amount of Nb was estimated to be ~ 20 wt%, which is much higher than the corresponding value of ~ 5 wt% in the original chemical composition of the alloy. Based on the elemental analysis, the Laves phase and carbides were characterized as Ni2Nb and MC, respectively. The dissolution of the Laves phase and the disappearance of the dendritic structure as a result of the elevated temperatures homogenization were also studied and it was revealed that the carbide particles remain in the microstructure after homogenization.
Keywords
Superalloys
Microstructure
Microsegregation
Homogenization heat treatment
 [1] علی محمد کلاگر، محمد چراغ زاده، مصطفی اصغرپور، نرگس تبریزی، تاثیر سیکل عملیات حرارتی بر ریزساختار و خواص کششی دمای محیط نازل ردیف اول‌ مستعمل توربین‌گاز از جنس سوپرآلیاژ پایه نیکل IN738LC، مهندسی متالورژی، دوره 20، شماره 4، 1396، صفحه 258-269.
[2] یزدان شجری، سید حسین رضوی، زهراسادات سیدرئوفی، اثر محیط عملیات حرارتی انحلالی بر ریزساختار و سختی سوپرآلیاژ پایه نیکل IN738LC، پژوهشنامه ریخته‌گری، دوره ۲، شماره ۳، 1397، صفحه ۱۶۱-۱۷۹.
[3] پرستو فلاح، امیر کبریایی، ناصر ورهرام، بررسی اثر رسوب سختی بر ریزساختار انجماد جهت‌دار یافته سوپرآلیاژ پایه نیکل 111‏GTD-‎، پژوهشنامه ریخته‌گری, دوره ۱، شماره ۲، 1396، صفحه ۱۰۹-۱۲۰.
[4] مریم طرفه، سید محمد حسین میرباقری، جمشید آقازاده، بررسی تاثیر ضرایب انتقال حرارت در انجماد جهت‌دار در سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD11، پژوهشنامه ریخته‌گری، دوره ۳، شماره ۱، 1398، صفحه ۱۱-۲۰.
[5] معصومه سیف الهی، سید مهدی عباسی، مهرداد توکلی، سید مهدی قاضی میرسعید، اثر دما و زمان آنیل انحلالی ثانویه بر توزیع رسوبات γ' در سوپرآلیاژ ریختگی GTD-111، مهندسی متالورژی، دوره 22، شماره 1، 1398، صفحه 42-51.
[6] M. Donachie, S. Donachie, Superalloys, A Technical Guide, Second Edition, ASM International, 2002.
[7] M.J. Sohrabi, H. Mirzadeh, Unexpected formation of delta (δ) phase in as-cast niobium-bearing superalloy at solution annealing temperatures, Materials Letters 261 (2020) 127008.
[8] M. Rafiei, H. Mirzadeh, M. Malekan, M.J. Sohrabi, Homogenization kinetics of a typical nickel-based superalloy, Journal of Alloys and Compounds 793 (2019) 277-282.
[9] Z.J. Miao, A.D. Shan, Y.B. Wu, J. Lu, W.L. Xu, H.W. Song, Quantitative analysis of homogenization treatment of INCONEL718 superalloy, Transactions of Nonferrous Metals Society of China 21 (2011) 1009-1017.
[10] E. Rahim, N. Warap, Z. Mohid, Superalloys, Intech, 2015.
[11] M.J. Sohrabi, H. Mirzadeh, Revisiting the diffusion of niobium in an as-cast nickel-based superalloy during annealing at elevated temperatures, Metals and Materials International 26 (2020) 326-332.
[12] M.J. Cieslak, T.J. Headley, G.A. Knorovsky, A.D. Romig, T. Kolliea, A Comparison of the Solidification  Behavior of INCOLOY 909 and INCONEL 718, Metallurgical and Materials Transactions A 21 (1990) 479-488.

  • Receive Date 09 August 2019
  • Revise Date 06 April 2020
  • Accept Date 13 May 2020