Abstract

The laser welding of a directionally solidified INCONEL 738 superalloy (DS IN738) was investigated. Microstructural analysis of the fusion zone (FZ) and the heat-affected zone (HAZ) revealed that cracking occurred mainly in HAZ with only some cracks being extended into the FZ. However, the frequently observed centerline cracking in FZ of DS and single crystal (SX) alloys did not occur, which was attributed to the presence of negligible volume fraction of γ-γ′ eutectic in FZ. Constitutional liquation of secondary solidification constituents (MC carbides, M₃B₂ borides, M₂SC sulphocarbides, and γ-γ′ eutectic) and γ′ precipitate particles was found to be the major cause of grain boundary liquation and the resultant intergranular microfissuring in the HAZ. The extent of HAZ microfissuring was, however, observed to be smaller in samples welded along the transverse direction (perpendicular to solidification direction) than when welding was done along the longitudinal direction (solidification direction). Nonetheless, more severe HAZ cracking occurred in samples of similarly welded conventionally cast (CC) alloy, and the present results indicate that the severity of HAZ liquation cracking in IN738 superalloy can be reduced by using a DS version of the alloy

چکیده

در این مقاله جوشکاری یکطرفه‌ی ابرآلیاژ جامد اینکونل 738 (DS IN738) با لیزر بررسی می‌شود. آنالیز میکروساختاری ناحیه ذوب (گدازگاه) (FZ) و ناحیه حرارت دیده (تفگاه) (HAZ) نشان داد که ترک خوردگی عمدتا در ناحیه HAZ همراه با تعدادی ترکِ در حال گسترش به ناحیه FZ رخ می‌دهد. با این حال، شکاف‌های مرکزی که اغلب در ناحیه FZ از DS و آلیاژ‌های تک بلوری (SX) مشاهده می‌شود، رخ نمی‌دهد که دلیل این امر به علت حضور حجم ناچیزی از یوتکتیک y-y’ در FZ می‌باشد. گداز مشروط اجزای جامد ثانویه (کربیدهای MC، بُریدهای ₂M₃B، سولفوکربیدهای M₂SC و یوتکتیک‌ y-y’) و ذرات رسوبی، می‌توانند دلایل عمده‌ی گداز مرزی دانه‌ای و در نتیجه ترک‌های موییِ بین دانه‌ای در HAZ باشند. با این حال، مشاهده شد که ترک‌های مویی HAZ در نمونه‌های جوش داده شده در امتداد جهت عرضی (عمود بر راستای سفت شدگی) در مقایسه با زمانی که جوشکاری در امتداد راستای طولی (راستای سفت شدگی) انجام می‌شود، کوچکتر است. با این وجود، شدیدترین ترک‌خوردگی HAZ در نمونه‌های مشابه جوشکاری شده‌ی آلیاژ معمولی (CC) رخ می‌دهد و نتایج حاضر نشان می‌دهد که شدت ترک خوردگی گداز HAZ در ابرآلیاژ IN738 را می‌توان با استفاده از یک نوع آلیاژ به نام DS کاهش داد.

1-مقدمه

ابر آلیاژ اینکونل 738* (IN738) بر پایه نیکل که شامل کسر حجمی کوچکی از (>40 pct) از فاز y’ و یک فلز متداول Ni₃(Al,Ti) است، دارای استحکام دمایی بسیار بالا و مقاومت در برابر خوردگی قابل توجهی می‌باشد. یک نوع رایج از این آلیاژ (CC) معمولا در ساخت قطعات داغ بخش‌های توربین گازهای زمینی و هوایی استفاده می‌شود…