The Dilatometric Analysis of the High Carbon Alloys from Ni-Ta-Al-M System

In the following work presents results of high carbon alloys from the Ni-Ta-Al-M system are presented. The alloys have been designed to have a good tribological properties at elevated temperatures. Despite availability of numerous hot work tool materials there is still a growing need for new alloys showing unique properties, which could be used under heavy duty conditions, i.e. at high temperatures, in a chemically aggressive environment and under heavy wear conditions. A characteristic, coarse-grained dendritic microstructure occurs in the investigated alloys in the as-cast condition. Primary dendrites with secondary branches can be observed. Tantalum carbides of MC type and graphite precipitations are distributed in interdendritic spaces in the Ni-Ta-Al-C and Ni-Ta-Al-C-Co alloys, while Tantalum carbides of MC type and Chromium carbides of M₃C₂ type appeared in the Ni-Ta-Al-C-Co-Cr and Ni-Ta-Al-C-Cr alloys. In all alloys γ’ phase is present, however, its volume fraction in the Ni-Ta-Al-C and Ni-Ta-Al-C-Co alloys is small. During heating from as-cast state in Ni-Ta-Al-C and Ni-Ta-Al-C-Co alloys, the beginning of the tantalum carbides precipitation process (MC type) followed (or simultaneous) by the intermetallic phase precipitation (γ’ – Ni₃(AlTa)) was stated, while in Ni-Ta-Al-C-Co-Cr and Ni-Ta-Al-C-Cr alloys, besides Tantalum carbides also the Chromium carbides precipitation occurred. It means that the investigated alloys were partially supersaturated in as-cast state. Above 1050°C in all investigated alloys the γ’ phase is dissolving. In addition, the precipitation of secondary carbides during slow cooling was occured.

W pracy przedstawiono wyniki badań nowych stopów z układu Ni-Ta-Al-M o dużym stężeniu węgla. Stopy te zostały zaprojektowane do pracy w wysokiej temperaturze i w warunkach silnego zużycia tribologicznego. Pomimo, że istnieje wiele materiałów narzędziowych do pracy na gorąco wciąż istnieje silna potrzeba poszukiwania nowych materiałów o unikatowych własnościach, które mogłyby pracować w bardzo trudnych warunkach, tj. wysokiej temperaturze, agresywnym chemicznie środowisku i w warunkach silnego zużycia tribologicznego. W stanie po odlaniu badane stopy cechują się charakterystyczną budową dendrytyczną. Widoczne są pierwszo i drugorzędowe dendryty. W stopach Ni-Ta-Al-C i Ni-Ta-Al-C-Co w obszarach międzydendrytycznych rozmieszczone są węgliki tantalu typu MC oraz grafit, natomiast w stopach Ni-Ta-Al-C-Co-Cr i Ni-Ta-Al-C-Cr węgliki tantalu typu MC oraz węgliki chromu typu Cr₇C₃. We wszystkich stopach występuje faza γ’, choć jej udział objętościowy w stopach Ni-Ta-Al-C i Ni-Ta-Al-C-Co jest nieduży. Podczas nagrzewania ze stanu lanego w stopach Ni-Ta-Al-C i Ni-Ta-Al-C-Co stwierdzono wydzielanie węglików wtórnych tantalu typu MC z następnym (lub równoczesnym) wydzielaniem fazy (γ’ – Ni₃(AlTa)). Natomiast w stopach Ni-Ta-Al-C-Co-Cr i Ni-Ta-Al-C-Cr oprócz węglików wtórnych tantalu wydzielają się węgliki wtórne chromu. Oznacza to, że badane stopy w stanie po odlaniu były w stanie częściowego przesycenia. Powyżej 1050°C we wszystkich badanych stopach rozpuszczają się wydzielenia fazy γ’. Wtórne wydzielanie węglików stwierdzono również podczas wolnego chłodzenia od temperatury 1200°C.