Анализ структуры после термической обработки образцов из жаропрочного сплава Inconel 718, изготовленных по SLM-технологии

С. В. Аджамский$^{1}$, А. А. Кононенко$^{1,2}$, Р. В. Подольський$^{1,2}$

$^{1}$LLC ‘Additive Laser Technology of Ukraine’, ул. Рыбинская, 144, 49000 Днепр, Украина
$^{2}$Институт чёрной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины, пл. Академика Стародубова, 1, 49050 Днепр, Украина

Получена: 09.03.2021; окончательный вариант - 04.05.2021. Скачать: PDF

Жаропрочный сплав Inconel 718 обычно подлежит термической обработке для повышения прочностных характеристик. Основным механизмом упрочнения этого суперсплава является выделение дисперсных частиц вторичных фаз. В зависимости от способа изготовления металлоизделия выбираются режимы термической обработки. Для литого и деформированного состояния, которые сегодня достаточно изучены, режимы термической обработки разработаны. Для Inconel 718, изготовленного по технологии селективного лазерного плавления (SLM), продолжаются исследования для определения рациональных режимов термической обработки. Целью работы является установление рациональных режимов термической обработки деталей из Inconel 718, изготовленных по SLM-технологии, для получения высокого комплекса механических свойств. Исследовали образцы, изготовленные по технологии SLM на оборудовании LLC «Additive Laser Technology of Ukraine» из порошка сплава Inconel 718 в исходном состоянии и после термической обработки по опытным режимам, которые отличались условиями охлаждения после первого высокотемпературного этапа (в воде и на воздухе). Проведён рентгеноструктурный анализ, исследованы механические свойства и микроструктура образцов. Установлено, что поскольку в процессе SLM не происходит формирования значительного количества $\delta$-фазы, то после высокотемпературного этапа термической обработки нет необходимости в ускоренном охлаждении в воде для сдерживания выделения этой фазы. При сдерживании выделения $\delta$-фазы увеличивается количество и размер частиц фазы $\gamma^{''}$, это приводит к снижению показателей прочности. Рекомендуемый режим термической обработки: нагрев 980°C с выдержкой 1 час, охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды, выдержка 8 часов при 720°C, охлаждение с печью до 620°C, выдержка при 620°C 8 часов.

Ключевые слова: Inconel 718, SLM-технология, термическая обработка, механические испытания, электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i07/0909.html

PACS: 61.05.cp, 61.66.Dk, 81.10.Fq, 81.16.Mk, 81.20.Ev, 81.40.Ef


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. J.-P. Kruth, M.-C. Leu, and T. Nakagawa, CIRP Ann.-Manuf. Technol., 47, Iss. 2: 525 (1998). Crossref
  2. M. J. Donachie and S. J. Donachie, Superalloys: Technical Guide (ASM International: 2002). Crossref
  3. D. Deng, Additively Manufactured Inconel 718: Microstructures and Mechanical Properties (Linköping: Linköping University Electronic Press: 2018). Crossref
  4. F. Hanning, Weld Cracking in Precipitation Hardening Ni-based Superalloys. Technical Report (Göteborg: Chalmers University of Technology: 2018).
  5. C. T. Sims, N. S. Stoloff, and W. C. Hagel, Superalloys II: High-Temperature Materials for Aerospace and Industrial Power (Wiley: 1987).
  6. Superalloys 718, 625 and Various Derivatives (Ed. E. A. Loria) (Minerals, Metals, Materials Society: 1991), p. 603.
  7. J. Andersson, Weldability of Precipitation Hardening Superalloys — Influence of Microstructure (Göteborg: Chalmers University of Technology: 2011).
  8. Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives (Ed. E. A. Loria) (Minerals, Metals, Materials Society: 1994), p. 65. Crossref
  9. J. J. Schirra, R. H. Caless, and W. Hatala, Superalloys 718, 625 and Various Derivatives (Ed. E. A. Loria) (Minerals, Metals, Materials Society: 1991), p. 375.
  10. W. Shifeng, L. Shuai, W. Qingsong, C. Yan, Z. Sheng, and S. Yusheng, J. Mater. Process. Technol., 214, Iss. 11: 2660 (2014). Crossref
  11. L.-E. Loh, C.-K. Chua, W.-Y. Yeong, J. Song, M. Mapar, S.-L. Sing, Z.-H. Liu, and D.-Q. Zhang, Int. J. Heat Mass Transf., 80: 288 (2015). Crossref
  12. Wakshum M. Tucho, P. Cuvillier, A. Sjolyst-Kverneland, and V. Hansen, Materials Science Engineering A, 689: 220 (2017). Crossref
  13. D. Zhang, Z. Feng, C. Wang, W. Wang, Z. Liu, and W. Niu, Materials Science Engineering A, 724: 357 (2018). Crossref
  14. X. Wang, X. Gong, and K. Chou, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: J. Engineering Manufacture, 231, Iss. 11: 1890 (2016). Crossref
  15. T. G. Gallmeyer, S. Moorthy, B. B. Kappes, M. J. Mills, B. Amin-Ahmadi, and A. P. Stebner, Additive Manufacturing, 31: 1 (2020). Crossref
  16. М. Л. Бернштейн, А. Г. Рахштадт, Металловедение и термическая обработка стали. Т. 1. Методы испытаний и исследования (Москва: Металлургия: 1983).
  17. С. С. Горелик, Л. Н. Расторгуев, Ю. А. Скаков, Рентгенографический и электроннооптический анализ (Москва: Металлургия: 1970).
  18. W. J. Boesch and H. B. Canada, Int. Symposium on Structural Stability in Superalloys, 1968, p. 579.
  19. G. D. Janaki Ram, A. Venugopal Reddy, K. Prasad Rao, G. M. Reddy, and J. K. Sarin Sundar, J. Materials Processing Technology, 167, Iss. 1: 73 (2005). Crossref
  20. R. G. Thompson, J. Dobbs, and D. Mayo, Weld J., 65: 299 (1986).
  21. M. Sundararaman, P. Mukhopadhyay, and S. Banerjee, Metall. Trans. A, 23: 2015 (1992). Crossref
  22. S. Adjamskiy, G. Kononenko, and R. Podolskyi, Scientific J. TNTU, 99, No. 3: 75 (2020). Crossref