تأثیر نورد سرد و آنیل بر ریزساختار و خواص کششی سوپرآلیاژ Hastelloy X

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 2، دوره 11، شماره 2 - شماره پیاپی 41، شهریور 1396، صفحه 27-40   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

حمید فیض آبادی^{* 1}؛ سید مهدی عباسی¹؛ مریم مرکباتی¹؛ رشید مهدوی¹؛ محمدرضا توکلی²

¹دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران

²دانشگاه سمنان

چکیده

هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثر میزان نورد سرد به همراه آنیل میانی و آنیل نهایی بر ریزساختار و خواص کششی سوپرآلیاژ Hastelloy X است. بدین منظور تسمه نورد گرم و آنیل انحلالی شده این آلیاژ به ضخامت 10 میلی‌متر تحت سه مرحله نورد سرد (در هر مرحله 50 درصد) همراه با آنیل میانی در دمای C°1175 به مدت نیم ساعت قرار گرفت تا این‌که ضخامت آن به 25/1 میلی‌متر رسید. سپس نمونه‌های آماده شده جهت آزمون کشش در محدوده‌ی دمایی C° 860-660، تحت عملیات آنیل در محدوده دمایی C°1200-1100 به مدت یک ساعت قرار گرفتند. خواص کششی دمای محیط و دمای بالا همراه با ریزساختار تسمه‌‌ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی ریزساختار نمونه آنیل انحلالی شده در دمای C°1175 به مدت یک ساعت نشان داد که فاز زمینه آستنیت و ذرات موجود کاربیدM6C غنی از مولیبدن می‌باشند. نتایج آزمون کشش گرم نمونه‌های آنیل شده در دماهای 1100، 1150 و C°1200 نشان داد که حداقل داکتیلیته به ترتیب در دماهای 760، 760 و C°860 به دست آمد. همچنین مشخص شد که استحکام تسلیم در سوپرآلیاژ Hastelloy X برای محدوده‌ی دمایی C°660 تا C°860 مستقل از دما است که دلیل آن می‌تواند رسوب کاربیدهای M6C غنی از مولیبدن باشد.

کلیدواژه‌ها

سوپرآلیاژ Hastelloy X؛ نورد سرد؛ آنیل؛ ریزساختار؛ خواص کششی

مراجع

[1]    T. Sakthivel, K. Laha, M. Nandagopal & P. Parameswaran, “Effect of Temperature and Strain Rate on Serrated Flow Behaviour of Hastelloy Xˮ, Materials Science and Engineering, Vol. 534A, pp. 580-587, 2012.

 

[2]    B. Swaminathan, W. Abuzaid, H. Sehitoglu & J. Lambros, “Investigation Using Digital Image Correlation of Portevin-Le Chatelier Effect in Hastelloy X Under Thermo-Mechanical Loadingˮ, International Journal of Plasticity, Vol. 64, pp. 177-192, 2015.

 

[3]    E. R. Baek, S. S. Park, R. Sihotang & S. Choi, “Heat Treatment of the Degraded Hastelloy X for High Cycle Fatigue Propertiesˮ, in Proc. 9th Int. Conf. on Fracture and strength of solid pp. 3-10, 2013.

 

[4]    A. R. K. Chennamsetty, J. LeBlanc, S. Abotula, P. Naik Parrikar & A. Shukla, “Dynamic Response of Hastelloy  X Plates Under Oblique Shocks: Experimental and Numerical Studiesˮ, International Journal of Impact Engineering, Vol. 85, pp. 97-109, 2015.

 

[5]    B. Geddes, H. Leon & X. Huang, “Superalloys: Alloying and Performance ASM Internationalˮ, 2010.

 

[6]    M. Aghaie-Khafri & N. Golarzi, “Dynamic and Metadynamic Recrystallization of Hastelloy X Superalloyˮ, Journal of Materials Science, Vol. 43, pp. 3717-3724, 2008.

 

[7]    R. V. Miner & M. G. Castelli, “Hardening Mechanisms in a Dynamic Strain Aging Alloy, Hastelloy X, During Isothermal and Thermomechanical Cyclic Deformationˮ, Metallurgical Transactions, Vol. 23A, pp. 551-561, 1992.

 

[8]    S. Asgari, “Age-Hardening Behavior and Phase Identification in Solution-Treated Aerex 350 Superalloyˮ, Metallurgical and Materials Transactions, Vol. 37A, pp. 2051-2057, 2006.

 

[9]    W. Abuzaid, H. Sehitoglu & J. Lambros, “Plastic Strain Localization and Fatigue Micro-Crack Formation in Hastelloy Xˮ, Materials Science and Engineering, Vol. 561A, pp. 507-519, 2013.

 

[10] “Nickel Alloy, Corrosion and Heat-Resistant, Sheet, Strip, and Plate 47.5Ni - 22Cr - 18.5Fe- 9.0Mo -1.5Co- 0.60W - Solution Heat Treatedˮ, SAE Aerospace Material Specifications, AMS 5536L, pp. 1-6, 2000.

 

[11] H. Chandler, “Heat Treater's Guide - Practices and Procedures for Nonferrous Alloysˮ, ASM International, pp. 9-97, 1996.

 

[12] A. I. H. Committee, ASM handbook: Heat treating: ASM International, 1991.

 

[13] A. Standard, “ASTM E8,Standard Test Methods for Tensile Testing of Metallic Materialsˮ, ASTM International, West Conshohocken, PA, Vol. 3, 2008.

 

[14] A. Standard, “ASTM E21, Standard Test Methods for Elevated Temperature Tension Tests of Metallic Materialsˮ, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2008.

 

[15] S. S. P. Eung- Ryul Baek, Restu Sihotang, Sang - kyu Choi, “Heat Treatment of the Degraded Hastelloy X for High Cycle Fatigue Propertiesˮ, 9 th International Conference on Fracture  & Strength of Solids, pp. 9-13, 2013.

 

[16] P. A. Rometsch, D. Pelliccia & X. Wu, “Evaluation of Polychromatic X-Ray Radiography Defect Detection Limits in a Sample Fabricated From Hastelloy X by Selective Laser Meltingˮ, NDT & E International, Vol. 62, pp. 184-192, 2014.

 

[17] W. L. C. Jr & G. W. Titus, “Evaluation Study of Hastelloy X as a Nuclear Cladding. Quarterly Progress Reportˮ, Nuclear Division Aerojet General Corporation, Vol. 1, 1968.

 

[18] R. L. Murray, “Report No. RP-SR-0002 Phoebus-2 Materials Final Reportˮ, Nuclear Rocket Operations, pp. 20-80, 1967.

 

[19] J. C. Zhao, M. Larsen & V. Ravikumar, “Phase precipitation and time–temperature-transformation diagram of Hastelloy Xˮ, Materials Science and Engineering, Vol. 293A, pp. 112-119, 2000.

 

[20] J. Favre, “Recrystallization of L-605 Cobalt Superalloy during Hot-Working Processˮ, Tohoku University, pp. 115-175, 2012.

 

[21] I. Kim, B. Choi, H. Hong, Y. Yoo & C. Jo, “Anomalous Deformation Behavior and Twin Formation of Ni-Base Superalloys at the Intermediate Temperaturesˮ, Materials Science and Engineering, Vol. 528A, pp. 7149-7155, 2011.

 

[22] H. Suzuki, T. Iseki & Y. Shoda, “High-Temperature Low-Cycle Fatigue Tests on Hastelloy Xˮ, Journal of Nuclear Science and Technology, Vol. 14, pp. 381-386, 1977.

 

[23] T. A. Saleh, “Nondestructive Evaluation of Loading and Fatigue Effects in Haynes® 230® Alloyˮ, PhD diss., University of Tennessee, pp. 20-83, 2006.

 

[24] W. H. Jiang, X. D. Yao, H. R. Guan, Z. Q. Hu & W. H. Jiang, “Secondary Carbide Precipitation in a Directionally Solified Cobalt-Base Superalloyˮ, Metallurgical and Materials Transactions, Vol. 30A, pp. 513-520, 1999.

 

[25] G. Bai, J. Li, R. Hu, Z. Tang & X. Xue, “Effect of Temperature on Tensile Behavior of Ni–Cr–W Based Superalloyˮ, Materials Science and Engineering, Vol. 528A, pp. 1974-1978, 2011.

 

[26] M. A. Arkoosh & N. F. Fiore, “Elevated Temperature Ductility Minimum in Hastelloy Alloy Xˮ, Metallurgical Transactions, Vol. 3, pp. 2235-2240, 1972.

 

[27] Z. Zhong, Y. Gu, Y. Yuan, T. Yokokawa & H. Harada, “Mechanical Properties and Fracture Modes of an Advanced Ni–Co-Base Disk Superalloy at Elevated Temperaturesˮ, Materials Characterization, Vol. 67, pp. 101-111, 2012.

 

[28] S. Zhang & D. Zhao, “Aerospace Materials Handbookˮ, pp. 13-50, 2012.

 

[29] A. I. H. Committee, ASM Handbook: Fractography: ASM International, 1987.

 

[30] G. E. dieter, Mechanical Metallurgy. British Library cataloguing in Publication Data, 1988.