Microstruttura di solidificazione della lega

INCONEL625 in getti centrifugati

Silvia Barella, Andrea Gruttadauria, Carlo Mapelli, Davide Mombelli

Dipartimento di Meccanica – Politecnico di Milano, via La Masa 1, 20156 Milano

Matteo Bosatra, Alberto Morini

Fondinox, via Marconi 46, Sergnano (CR)

Materiale e processo tecnologico

Lega a base Ni IN-625

Resistenza meccanica

Stabilità ad alte temperature

Resistenza a corrosione

Prodotti near-net shape

Elevata qualità metallurgica

Asportazione di calore

unidirezionale

Colata centrifuga

Obiettivi del lavoro

Comprensione del

meccanismo di

formazione delle

microporosità

Influenza del tenore

degli alliganti sulle

temperature critiche

del materiale

Lega C Cr Ni Mn Si P S Fe Mo Nb

625_1 0,027 21,47 63,81 0,82 0,81 0,005 0,002 2,16 8,19 2,28

625_2 0,028 21,31 62,93 0,75 0,79 0,006 0,002 2,31 9,2 2,25

625_3 0,028 21,25 62,03 0,81 0,78 0,007 0,002 2,65 9,15 2,85

625_4 0,059 21,13 62,60 0,69 0,86 0,006 0,003 3,25 8,11 2,92

Lega 625_1: condizione as received

B A

microporosità: 0,57%

%at Si Cr Mn Fe Ni Nb Mo Fase

A 12,1 15,3 - 0,6 32,5 16,2 23,2 Laves

B 1,7 24,7 1,1 2,4 62,7 1,6 5,7 γ

Lega 625_1: analisi calorimetriche

B

A

%at Si Cr Mn Fe Ni Nb Mo Fase

A - 3,1 - - 29,6 67,5 - NbC

B - 7,1 - 1,0 16,5 73,2 2,2 NbC

5°C/mi

n

10°C/mi

n

Lega 625_1: solubilizzazione a 1275°C

%at Si Cr Mn Fe Ni Nb Mo Fase

A 10,1 39,2 4,7 - 25,6 13,8 6,7 Laves

B 1,9 26,0 - 2,5 61,5 2,1 6,0 γ

Effetto: scollamento bordi grano

B

A

30°C/mi

n

Lega 625_2: condizione as received

B A

microporosità: 0,33%

%at Si Cr Mn Fe Ni Nb Mo Fase

A 11,2 15,7 - 0,7 32,4 15,1 24,9 Laves

B 1,6 23,2 1,0 2,5 62,8 2,1 6,9 γ

Lega 625_2: analisi calorimetriche

B

A

%at Si Cr Mn Fe Ni Nb Mo Fase

A 10,9 15,6 0,2 0,9 37,3 21,4 13,7 Laves

B - 7,9 - - 10,3 78,1 3,7 NbC

10°C/mi

n

20°C/mi

n

Lega 625_2: solubilizzazione a 1275°C

%at Si Cr Mn Fe Ni Nb Mo Fase

A - 6,1 - - 9,1 84,8 - NbC

B - 26,3 1,1 2,3 61,4 1,9 7,1 γ

Effetto: addensamento fasi

secondarie a bordo grano

B

A

30°C/mi

n

Lega 625_3: condizione as received

B

A

Microporosità: 0,013%

%at Si Cr Mn Fe Ni Nb Mo Fase

A 12,2 14,2 0,2 0,8 32,5 16,7 24,4 Laves

B 1,7 24,4 1,2 3,0 61,7 2,0 6,1 γ

Lega 625_3: analisi calorimetriche

B

A

%at Si Cr Mn Fe Ni Nb Mo Fase

A 9,6 15,4 0,3 0,7 38,5 17,6 18,0 Laves

B - 7,6 - - 8,6 81,6 2,2 NbC

5°C/mi

n

5°C/mi

n

Lega 625_3: solubilizzazione a 1275°C

%at Si Cr Mn Fe Ni Nb Mo Fase

A 9,7 18,0 - 1,2 38,1 14,1 19,0 Laves

B - 24,7 0,1 2,6 65,0 1,1 6,6 γ

Effetto: rete discontinua di fasi

secondarie a bordo grano

B

A

30°C/mi

n

Lega 625_4: condizione as received

B

A

Microporosità: 0,086%

%at Si Cr Mn Fe Ni Nb Mo Fase

A 10,5 17,6 - 1,0 33,1 14,1 23,8 Laves

B 2,3 24,7 0,9 3,9 61,5 1,8 5,0 γ

Lega 625_4: analisi calorimetriche

B

A

%at Si Cr Mn Fe Ni Nb Mo Fase

A 10,3 17,3 - 1,7 38,5 17,4 14,8 Laves

B 11,0 17,8 - 1,6 39,1 15,8 14,7 Laves

5°C/mi

n

10°C/mi

n

Lega 625_4: solubilizzazione a 1275°C

%at Si Cr Mn Fe Ni Nb Mo Fase

A 9,5 17,8 - 1,2 35,7 15,3 20,5 Laves

B - 26,0 0,9 3,2 62,2 2,5 5,3 γ

Effetto: rete discontinua di fasi

secondarie a bordo grano

B

A

30°C/mi

n

Prove di trazione e di corrosione

Lega Rp0.2 [275 MPa min] Rm [485 MPa min] A [25% min]

625_1 274 ± 2 523 ± 2 54 ± 1

625_2 283 ± 5 529 ± 1 44 ± 3

625_3 296 ± 4 552 ± 2 42 ± 4

625_4 328 ± 2 477 ± 4 17 ± 3

Conclusioni

La presenza di microporosità è legata al rapporto

superficie/volume delle fasi secondarie.

Le variazioni dei tenori degli elementi di lega non

hanno portato a modifiche significative dell’intervallo di

solidificazione.

Velocità di raffreddamento basse favoriscono la

formazione di NbC in luogo della fase di Laves.

Considerati il livello di microporosità, le proprietà

meccaniche e le prove di corrosione, la lega migliore

risulta essere la 625_3 trattata a 1205°C.