Delta Inconel 718 δ» ¼

45 12 Vol.45 No.12 2009 Í 12 1451 1455 ACTA METALLURGICA SINICA Dec. 2009 pp.1451 1455 Delta Inconel 718 δ» ¼ (Ô Þ±, 110016) ¾ Inconel 718 ß Delta ³,»¾ßÑ Å Ñ Ôµ X ² ÐÎÙÈ 950 ¹ ¼ È 0.005 s 1 Î ÐÕ δ Ñ ÈÑ. Ö À: Ä Ð ÎÔ, ÚÉ º Õ É Å /ÝÆÐ δ ÑÚ Ø, δ Ѿµ 8.14% È 7.05%; Ä Ðº Õ δ Ñ Ø, ¾µ 7.05% Ð È 5.14%; л Ø» «¾, / Ð δ Ñ Ó, / Ð δ Ñß È /ÝÆÐ δ Ñ; Ä Ðµ Þ, / Ð δ ÑÚ, /ÝÆÐ δ Ñ ² É Ú. Inconel 718 ß, Delta ³, δ Ñ, Ð, Ó TG146.1, TG113.1 º µ³ A Æ 0412 1961(2009)12 1451 05 EVOLUTION OF δ PHASE IN INCONEL 718 ALLOY DURING DELTA PROCESS ZHANG Haiyan, ZHANG Shihong, CHENG Ming Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016 Correspondent: ZHANG Shihong, professor, Tel: (024)83978266, E-mail: shzhang@imr.ac.cn Supported by National Nature Science Foundation of China (No.50834008) Manuscript received 2009 06 02, in revised form 2009 08 24 ABSTRACT Superalloy Inconel 718 is an important material used for aero engine high temperature turbine disks. The grain refining of Inconel 718 becomes critical because of the improvement in the quality and reliability of aero engine. Inconel 718 turbine disks are manufactured by multi stage hot deformation processes, in which the recrystallized grain grows up in next passes. Therefore, it is difficult to obtain a uniform and refined microstructure by recrystallization refining. The δ phase in Inconel 718 can control grain size through the strong pinning effect. Thus, the Delta process (DP) has been applied for the forging of Inconel 718. In this paper, for the DP of Inconel 718, the evolution of δ phase during isothermal compression deformation at temperature of 950 and strain rate of 0.005 s 1, was studied by using optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM) and quantitative X ray diffraction (XRD) technique. The results show that spherical or rod shaped δ phase particles in the interior of grains precipitated in the aging treatment disappear during the heating and holding time before deformation, and the content of δ phase decreases from 8.14% to 7.05%. Dissolution of δ phase occurs during the deformation, and the content of δ phase decreases from 7.05% to 5.14%. The spheroidization of plate like or needle like δ phase takes place due to the effect of deformation and dissolution breakages, and the plate like or needle-like δ phase transferrs to spherical or rod shaped δ phase. In the centre with the largest strain, the plate like or needle like δ phase disappears and spherical or rod shaped δ phase appears in the interior of grains and grain boundaries. KEY WORDS Inconel 718 alloy, Delta process, δ phase, deformation, spheroidization Inconel 718 ÒÆ É± Ï Ø ºº. Đ É Û Õ, * Ý Åß ³ Åß ÞÔÆ 50834008 à : 2009 06 02, : 2009 08 24 «Ü : ν,, 1981 Î, Õà ٠ß. «À  Ð, Inconel 718 Ð Ö ÒË, à ٠Inconel 718 ß, Ò Ù Inconel 718 À ß ±. Inconel 718 Ö δ Ò ±»ÓÉ Ûµ ± [1 3], Ì, Ruiz [3] Æ Inconel 718 Delta, ÎÅ»ÐÊ Æ

1452 Ý 45 Õ δ Ò, Å Ð Ö, Ò ÏÚ δ Ò ÙÏÚÑ Ã ÏÚ, Ѽ º ½ ± δ Ò Ù Ã ĐÁÅ. Ç, ± Delta ±ÍÒ± É Ì ÜÆ, Ù Ü ¹. Å Æ, Ruiz [3]» Delta à ±À ÏÉ 8 Ï É 150 200 mm Inconel 718 ß, ±Í ±À ÏÉ 11 Ï É 76 38 mm ; Dix [4] Delta à ±À ÏÉ 9 Ï Inconel 718 ß,» ÂßÆà ±À É 13 Ï ß ; Bhowal Schirra [5] Delta Gatorizing Ò Ã ±À Ï 11 Ï Inconel 718 ß ; [6]» Delta ÊÒ ±À ÏÉ 12 14 Ï GH4169 «. Å É Æ, Yuan Liu [7] Wang [8] ¼ ÏÅ Æ Delta Ö δ Ò Inconel 718 Ð ĐÉ»Ó, Æ Á, δ Ò ÏÅ ±Î Ã. δ Ò Å» Ö ÉÒÁÜ Òº Æ. Inconel 718 Ö δ Ò ÙÏÚ Nb, ÅÉ 1020 1040 [9]. ÏÚ 950, δ Ò Ù; δ Ò Ù ÅÏÚ 980 [10]. Æ [11] Á» Ö Inconel 718 à ÏÚ 850., ± Delta à ±À Æ [5,8] Á, Å ÏÚÉ 950 º ½ 0.005 s 1, Ë Ã, ±À ÏÉ ASTM12. Ì, ÇÅ ÏÚ 950, º ½ 0.005 s 1 Đ Inconel 718 Å, Æ Å δ ÒÅ» Ö ÉÒ, ± ÉÒÕ Delta. 1 ½ ± É 250 mm, Ú 52 mm Inconel 718 º, Å (Ó Å, %) É: C 0.027, Ni 53.74, Cr 17.58, Nb 5.35, Mo 3.01, Ti 0.98, Al 0.52, B 0.0025, Si 0.009, Mn 0.07, Co 0.40, Fe. Ý º Ù ÕÒÙ ±. Å 1040 Ï 40 min Đ Ê Ï±ØÇ ÏÅ º² º, Ƴ É. Inconel 718 Ö δ Ò Æ É 900, Ö (Al+Ti) ( Å ) Nb 0.66, Å 700 900 Þ ÛÂ Æ γ γ Ò [12]. Đ Û È, γ γ ÒÂÛ É δ Ò, Û 24 h, γ γ ÒÛ É δ Ò [7]. Ì, Ç Ê Å 900 Û 32 h Æ Õ δ Ò, Û µ Ï. ÛÊ É 8 mm, 12 mm Ý Å. Ï º ½ Å ÅÐÂÌ É MMS300 Å Đ. ÐÅ É: ± 5 /s н Ð ÏÚ, Ï 180 s ± Õ º ½ º É 1.1, µ Πϱ. Å ÚÕÐ, ± Í Æ³ Đ³ Å. ¼ Ò Æ (OM) ³ Ƴ ; ¼ Ò (SEM) ³ Å δ Ò Ò Å³; ¼ Õ X Æ Æ ³ (XRD) δ Ò, δ Ò Ò, É Ú, Đ XRD Đ Æ Ê. 2 ½ ¹ À 1 É ÛÊ Æ³ δ Ò Å ³À. ÛÊ, Û Ø, ÉË δ, δ Ò É 8.14%(Ó Å ), ÊÏÅ / ±/Þ δ Ò (À 1b). Inconel 718 Ö γ γ Ò Æ γ ±, δ Ò Æ γ ±, δ ÒÅÆ γ Ê Æ Ë. δ Ò Æ Í ÛÏÚ ±, ÏÚ 900, Ü Å Û ÛÅ ; ÏÚ 900, δ Ò ±ÍÆ γ Ê Ó Æ [13]. 1 900 Ú 32 h ß Å² δ ÑÐ ² Fig.1 Microstructure (a), and morphology and distribution of δ phase (b) aged at 900 for 32 h

12 ͼ : Delta ²Ô Inconel 718 ÞÔ δ Ð ÇÐ 1453 Inconel 718 (Al+Ti) Å Nb Å É 0.69( 0.66), Ì, À 1 Ö Ê ±/Þ δ ÒÜ ÛÄ Å Ê Æ γ γ Ò. À 2 É ÐÅ Ð ÏÚ 950 Ï 180 s Ƴ δ Ò Å³À, Ì ÉÅ Ä. Ö δ Ò 8.14% Ð É 7.05%, ÁÅ Ð Ï» Ö δ Ò Ù. À 2, Ð Ï, ÛÊ ÖÅ Ê Æ ±/Þ δ Ò Û Ø. Inconel 718 Ö δ Ò Æ ÐÊ ÏÚ ±, ÐÊ ÏÚ 930, Õ δ ÒÉ / ; ÏÚ 1010, Õ δ ÒÉ ±/Þ ; ÏÚÅ 930 1010, Õ δ Ò É ±/Þ [14]. Å 900 ÛÊ 32 h, ÊÏÅ γ γ Ò Ñ ±/Þ δ Ò, Í ÅÅ Ü ±/Þ δ ÒØÉ Õ. Ì, Å 950 Ï» Ö Ê± Õ ±/Þ δ Ò Ù, ÃÛØ (À 2). ÞÅ Ü Ä É, Å Đ Â ÏÅÃ, Ì, Å ±Ò, Öß Å, ÜÏÅÙ Å ºÖ. Å ÏÚÉ 950, º ½ É 0.005 s 1, º É 1.1, δ Ò 7.05% Ð É 5.14%, ÁÅ» Ö δ Ò Ù. À 3 Éß Ü Ö Í Æ³ δ Ò Å³À. À 3a, Ö Ò Ù, Ã, ÊĐÏÅ / δ Ò, Ñ Å Õ±Ë / δ ÒÅÁ² Á Ï ¾, Ï Õ Å ÕË ;, ÊÁÏÅ ±/Þ δ Ò. À 3b, / δ ÒÅ Å Đ¼, ÑÅ, / δ Ò ÅÜ Í ÙĐ¼. δ Ò Æ γ É ±, Å» Ö, À Í ± Ð δ Ò,  ߻ δ Ò. / δ ÒÀ Ò,» ÖÀ Í Èß» / δ Ò, Å / δ Ò Đ Ê, Ì, Å / δ Ò Đ º²ÌÖ, δ Ò Đ¼Ë, / δ Ò Đ¼, Wang [8] Ö. Ò ±/Þ δ Ò, À Ò / δ Ò Ë Ò, Ñ ÙÇÆ É Nb Ö Å ÙÇÖ Ê Nb ÚÏÅ Ú, Ü»ØÉ / δ Ò Ù Ø ². ¾ ½ [15] δ ÒÅÐÊ» Ö ÙĐ¼ Ö, É Å δ Ò Ê ÞÏÅ«ÛÄ Í ÚÖ, Í ÅÒÊ Û Ï²,. Ò, 2 950 Î 180 s ßŲ δ ÑÐ ² Fig.2 Microstructure (a), and morphology and distribution of δ phase (b) held at 950 for 180 s 3 Þ Û Ð Ì Å² δ ÑÐ ² Fig.3 Microstructure (a), and morphology and distribution of δ phase (b) in the area between center and end

1454 Ý 45 ÒÙ, Ê Ò Ù, Û Ï ² À, É,  µ, Ì Đ, ÙĐ¼. Ì, ± / δ ÒÊ «ÛÄ Í ÚÖÈ Î ÙĐ¼ĐÉ., Å» Ö, À Í Å / δ Ò Đ Ê, ÅÍ º², Ó Í Å ÙÇ [16], Ì, Í Ê Í ±É Nb ½, ½ / δ Ò ÙĐ¼. À 4 É ß Æ³ δ Ò Å³À., ß Å» Ö ÃÛ Ã (À 4a), / δ ÒØ, Ê Û Å ÚË Õų ±/Þ δ Ò (À 4b). à ±ÅÉ ÕÐ,. Õ Á, ÍƳÑÚ, Å Í Ú ¾ÛÍ Ú. Å» Ö À Í ±  ߻ / δ Ò Å Đ Ê, Ì, / δ Ò Ïű ± Þ Ã Á, Á ±È à Í, Î Ã, Yuan Liu [7] Wang [8] Æ ¹ Ò.», Å» Ö, à / ± ÛÕ Í ÚÖ, Ì, Ã Þ ÒÖ» Ú À, Í È / δ Ò ÙØ ²., ß Å, ß / δ Ò Đ¼ Ù 4 Ð Þ Å² δ ÑÐ ² Fig.4 Microstructure (a), and morphology and distribution of δ phase (b) in the center Đ¼. Å,» Ö Đ¼ ÙĐ¼, / δ Ò Ô, / δ ÒĐ¼ É ±/Þ δ Ò. 3 ² Inconel 718 Delta, Æ Å ÏÚÉ 950, º ½ É 0.005 s 1 ÏÅ» Ö δ Ò ÉÒ, : (1) Å Ð ÏÕÐ, Û» Ö Ê Æ ±/Þ δ Ò ÃÛ ÙØ, δ Ò 8.14% Ð É 7.05%. (2)» Ö, δ Ò Ù, 7.05% µð É 5.14%. (3)» Ö, / δ Ò Ô, / δ Ò É ±/Þ δ Ò; Å Å ß, / δ ÒÛ Ø, ±/Þ δ Òų Ê Û. (4) Đ¼ ÙĐ¼, / δ Ò Ô. º [1] Hiroaki Y, Takeshi H, Tomohisa H, Sachihiro I, Hideaki S. In: César de Sá J M A, Santos A D eds., Proc 9 th Int Conf on Numerical Methods in Industrial Processes, Portugal: Porto, 2007: 987 [2] Zhao Y F. Master Thesis, Beijing Research Institute of Mechanical & Electrical Technology, 1999 ( «. ÈÝ ÈÑ ¹ Ì, 1999) [3] Ruiz C, Obabueki A, Gillespie K. In: Antolovich S D, Stusrud R W, MacKay R A, Anton D L, Khan T, Kissinger R D, Klarstrom D L eds, Superalloys 1992, Warrendale, PA: TMS, 1992: 33 [4] Dix A W, Hyzak J M, Singh R P. In: Antolovich S D, Stusrud R W, MacKay R A, Anton D L, Khan T, Kissinger R D, Klarstrom D L eds, Superalloys 1992, Warrendale, PA: TMS, 1992: 23 [5] Bhowal P R, Schirra J J. In: Loria E A ed, Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives, Warrendale, PA: TMS, 2001: 193 [6] Lu H J, Yao C G, Zhang K F, Jia X C. Mater Mechanical Eng, 2003; 27(1): 15 ( Æ,, Î «,. ÈÝ ¹¹, 2003; 27(1): 15) [7] Yuan H, Liu W C. Mater Sci Eng, 2005; A408: 281 [8] Wang Y, Zhen L, Shao W Z, Yang L, Zhang X M. J Alloys Compd, 2009; 44: 341 [9] Schafrik R E, Ward D D, Groh J R. In: Loria E A ed, Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives, Warrendale, PA: TMS, 2001: 1 [10] Hu J P. PhD Dissertation, Steel Research Institute, Beijing, 1999 (. Ì,, 1999)

12 ͼ : Delta ²Ô Inconel 718 ÞÔ δ Ð ÇÐ 1455 [11] Zhao D, Chaudhury P K. In: Loria E A ed, Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives, Warrendale, PA: TMS, 1994: 303 [12] Thomas A, El Wahabi M, Cabrera J M, Prado J M. J Mater Process Technol, 2006; 177: 469 [13] Sundararaman M, Mukhopadhyay P, Banerjee S. In: Loria E A ed, Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives, Warrendale, PA: TMS, 1994: 419 [14] Desvallées Y, Bouzidi M, Bois F, Beaude N. In: Loria E A ed, Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives, Warrendale, PA: TMS, 1994: 281 [15] Cai D Y, Zhang W H, Liu W C, Yao M, Sun G D, Chen Z L, Wang S G, Gao Y K. J Iron Steel Res, 2002; 14(6): 61 (½ ¼, ÎÊ,,, µö, ½, Ä«,., 2002, 14(6): 61) [16] Pan J S, Tong J M, Tian J M. Fundamentals of Material Science. Beijing: Tsinghua University Press, 2002: 473 ( ß,,. ¹¹ ÅÈ. : Ò Å, 2002: 473)