Influence de la composition chimique et des conditions de refroidissement sur la fissuration à chaud d'alliages de Nickel - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2000

Effect of chemical composition and cooling conditions on solidification hot cracking of Ni-based alloys

Influence de la composition chimique et des conditions de refroidissement sur la fissuration à chaud d'alliages de Nickel

Abstract

Ni-based alloys 690 present solidification hot cracks during welding of vapour generators. Hot cracks are qualitatively known to be due to the formation of interdendritic liquid films and of secondary phases down to low temperatures. This study aims at establishing the link between thermodynamics, solidification and hot cracking. Experimental solidification paths of high purity alloys with varying Nb and Si contents) are obtained from quenching during direction al solidification and TIG-welding experiments. They are compared to Thermo-Calc computations, assuming no diffusion in the solid. From directional solidification samples, good agreement between computed and experimental solidification paths is shown in the quenched liquid. Secondary arms of dendrites are affected by solid state diffusion of Nb. Combined effect of diffusion and solute build-up in the liquid phase modifies microsegregation in the sol id region. Solidification paths from welding specimens are similar to those of the solid region of quenched samples. Nb solid state diffusion is negligible but undercooling compensates the effect of solid state diffusion in direction al solidification. Evolution of liquid fraction at the end of the solidification is in accordance with the hot cracking classification of the alloys. Nb favours formation of interdendritic liquid films and eutectic-like phases down to low temperature.
Les alliages base nickel 690 sont sensibles à la fissuration à chaud de solidification lors du soudage des générateurs de vapeur-. Les criques à chaud sont dues à la formation de films de liquide résiduels et de phases secondaires jusqu'à de basses températures. L'étude propose d'établir un lien entre thermodynamique, solidification et fissuration à chaud. Les chemins de solidification d'alliages de haute pureté (teneurs variables en Nb et Si) obtenus en solidification dirigée avec trempe et en soudage sont étudiés et comparés par des calculs thermodynamiques, en supposant l'absence de diffusion dans le solide. En solidification dirigée, une bonne concordance entre chemins calculés et expérimentaux dans le liquide trempé est constatée. Une diffusion à l'état solide de Nb agit sur les bras secondaires de dendrites. L'effet combiné de la ségrégation aux pointes de dendrites et surtout de la diffusion dans le solide modifie la microségrégation de la région brute de solidification et s'écarte du chemin calculé. En soudage, les chemins de solidification sont semblables à ceux de la phase resolidifiée en solidification dirigée. La diffusion de Nb dans le solide apparaît négligeable mais le degré de surfusion assez élevé compense l'effet de diffusion dans le solide en solidification dirigée. L'évolution de la fraction liquide dans les dernières étapes de la solidification est en accord avec le classement des alliages simplifiés selon leur sensibilité à fissuration à chaud. Nb tend à favoriser la formation de films de liquide et de phases de type eutectique à basse température.
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Dates and versions

tel-01750480 , version 1 (29-03-2018)

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  • HAL Id : tel-01750480 , version 1

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Cite

Sophie de Vito. Influence de la composition chimique et des conditions de refroidissement sur la fissuration à chaud d'alliages de Nickel. Autre. Institut National Polytechnique de Lorraine, 2000. Français. ⟨NNT : 2000INPL094N⟩. ⟨tel-01750480⟩
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