In the present investigation, microstructure and mechanical properties of an iron based superalloy in different heat treatment conditions were evaluated using optical microscopy, transmission electron microscopy, hardness measurement and tensile testing. In the solution treated condition, the yield strength (YS) and ultimate tensile strength (UTS) was 437 MPa and 900 MPa, respectively with good ductility of 49%. An increase of 307 MPa and 278 MPa in YS and UTS with minor decrease in ductility was observed by aging at 775 °C for 16 h and air cooling. Combination of high strength with good ductility was achieved by direct aging of hot rolled samples: UTS: 1260 MPa, YS: 1020 MPa and elongation: 15.5%. The improvement in strength after solution treatment and aging is attributed to formation of nano-sized Ni₃(Al,Ti) precipitates of 22±3 nm in austenite matrix. The superior strength observed in direct aged samples has been attributed to dislocation density and fine precipitates with the average size of 10±2 nm

چکیده

در پژوهش حاضر، میکرو ساختارها و خواص مکانیکی یک سوپرآلیاژ پایه آهن تحت شرایط عملیات حرارتی مختلف با استفاده از میکروسکوپ اپتیکی، میکروسکوپ انتقال الکترون، اندازه­ گیری سختی و آزمون کشش ارزیابی شده است. در شرایط عملیات محلول­ سازی، مقاومت تسلیم (YS) و مقاومت کششی نهایی (UTS) به ترتیب MPa 437 و MPa 900 با شکل­ پذیری خوب 49% می­ باشند. با پیرسازی در C°775 برای 16 ساعت و خنک­ سازی با هوا افزایش MPa 307 و MPa 278 در YS و UTS با کاهش کوچکی در شکل­ پذیری مشاهده شده است. ترکیبی از مقاومت بالا با شکل­ پذیری خوب بوسیله پیرسازی مستقیم نمونه ­های نورد گرم شده بدست آمده است: UTS: 1260 MPa، YS: 1020 MPa و ازدیاد طول: 15.5%. بهبود یافتن مقاومت پس از عملیات محلول­ سازی و پیرسازی ناشی از تشکیل رسوب­ های نانو Ni₃(Al,Ti) با اندازه 22±3 nm در ماتریس آستنیت می­ باشد. مقاومت عالی مشاهده شده در نمونه­ های مستقیما پیر شده ناشی از چگالی دررفتگی و رسوبات ریز با اندازه متوسط nm 2±10 می­ باشد.

1-مقدمه

سوپرآلیاژهای پایه آهن در کاربردهایی در دمای پایین تا متوسط (تا C°500) به دلیل ترکیبی از مقاومت خوب، سختی بالا و مقاومت در برابر خوردگی استفاده می­ شوند [1، 2]. آلیاژ استفاده شده برای مطالعه تجربی یک سوپرآلیاژ پایه آهن با ترکیب نامی 35Ni-15Cr-3W-2.8T1-1Al-Fe می­ باشد که برای ساخت بست ­هایی که در دماهای متوسط کار می­ کنند، استفاده می­ شود. نقش عناصر آلیاژی عبارتست از: Cr برای مقاومت در برابر خوردگی، Ni برای مقاوم­ سازی محلول جامد و ساختار آستنیتی، W برای مقاوم سازی محلول جامد و مقاومت در برابر دمای زیاد، Ti و Al برای سخت­ شدن ناشی از رسوبات [3]...