Аналіз структури після термічної обробки зразків із жароміцного стопу Inconel 718, виготовлених за SLM-технологією

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

$^{1}$LLC ‘Additive Laser Technology of Ukraine’, вул. Рибінська, 144, 49000 Дніпро, Україна
$^{2}$Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, пл. Академіка Стародубова, 1, 49050 Дніпро, Україна

Отримано: 09.03.2021; остаточний варіант - 04.05.2021. Завантажити: PDF

Жароміцний стоп Inconel 718 зазвичай підлягає термічній обробці для підвищення характеристик міцності. Основним механізмом зміцнення цього суперстопу є виділення дисперсних частинок вторинних фаз. Залежно від способу виготовлення металовиробу обираються режими термічної обробки. Для литого і деформованого стану, які сьогодні досить вивчені, режими термічної обробки розроблені. Для Inconel 718, виготовленого за технологією селективного лазерного топлення (SLM), тривають дослідження для визначення раціональних режимів термічної обробки. Метою роботи є встановлення раціональних режимів термічної обробки деталей з Inconel 718, виготовлених за SLM-технологією, для отримання високого комплексу механічних властивостей. Досліджували зразки, виготовлені за технологією SLM на обладнанні LLC «Additive Laser Technology of Ukraine» з порошку стопу Inconel 718 у вихідному стані та після термічної обробки за дослідними режимами, які відрізнялися умовами охолодження після першого високотемпературного етапу (у воді та на повітрі). Виконано рентґеноструктурний аналіз, досліджено механічні властивості і мікроструктуру зразків. Встановлено, що оскільки в процесі SLM не відбувається формування значної кількості $\delta$-фази, то після високотемпературного етапу термічної обробки немає необхідності у пришвидшеному охолодженні у воді для стримування виділення цієї фази. У разі стримування процесу виділення $\delta$-фази збільшується кількість і розмір часток фази $\gamma^{''}$, це призводить до зниження показників міцності. Рекомендований режим термічної обробки: нагрів до 980°С з витримкою в 1 годину, охолодженням на повітрі до температури навколишнього середовища, витримка 8 годин за 720°С, охолодження з піччю до 620°С, витримка за 620°С 8 годин.

Ключові слова: Inconel 718, SLM-технологія, термічна обробка, механічні випробування, електронна мікроскопія, рентґеноструктурний аналіз.

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

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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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