Corrosion resistance and oxide adherence of shot peened IN718 after thermal exposure

Inconel 718 is a nickel-based superalloy developed for high temperature applications and featured by excellent mechanical properties and good corrosion resistance. Furthermore, it must be able to sustain thermal cycles as well as cyclic loads, therefore a long fatigue life is aimed. For this reason, it is extremely important to investigate the effects of surface treatments used to improve the fatigue life, as the shot peening, on corrosion resistance and on the adherence of the oxide layer developed at high temperatures. The compressive residual stresses caused by this treatment are well-known to be beneficial, but the resultant surface roughness can have a detrimental effect on both of the characteristics under analysis. Thus, this work aims to investigate how three different levels of shot peening (none, standard and severe) affect the adherence of the oxide layer and the corrosion resistance of samples that have been maintained at 640°C and 700°C for 1h, 10h, 50h and 100h to simulate working conditions. It has been observed that thermal exposure has a beneficial effect on corrosion resistance leading to an increase in pitting potential and a decrease in passivation current density together with a shift towards more nobler potentials. The effect of the high temperature exposure is affected by the starting condition of the material. Standard shot peened samples exhibit the best corrosion resistance after exposure at 700° C. It has been found that the oxide developed at 640° C is generally more adherent, and therefore more protective, than the one developed at 700°C, as well as the oxide developed on the shot peened samples with respect to the un-peened samples. The scratch hardness has been found to increase after shot peening. An increase in oxide adherence and scratch hardness has been observed for severe shot peened specimens with respect to standard shot peened ones.

L'Inconel 718 è una superlega di nickel sviluppata per applicazioni alle alte temperature e caratterizzata da eccellenti proprietà meccaniche e da una buona resistenza alla corrosione. In più, è necessaria una buona resistenza alla fatica essendo sottoposto a cicli di lavoro, sia in termini di temperature che di carichi. Per questo motivo, è importante capire gli effetti dei trattamenti superficiali usati per migliorare la vita a fatica, come la pallinatura, sulla resistenza alla corrosione e sull'aderenza dello strato di ossido sviluppato alle alte temperature. Gli sforzi di compressione residui generati da questo trattamento hanno un effetto benefico, ma la rugosità superficiale che ne risulta può avere un impatto negativo su entrambe le caratteristiche. Perciò, in questo lavoro sono state valutate l'aderenza dello strato di ossido e la resistenza alla corrosione dell'Inconel 718. Per valutare gli effetti del trattamento, sono state utilizzate tre condizioni: materiale non pallinato, pallinato in maniera convenzionale e pallinato con trattamento severo. Per simulare le condizioni lavorative, ogni provino è stato esposto a 640° C and 700°C per 1h, 10h, 50h e 100h. L'esposizione ad alte temperature ha un effetto benefico sulla resistenza alla corrosione con un aumento dei potenziali di pitting e di libera corrosione e una diminuzione della densità di corrente di passivazione. L'effetto dell'esposizione termica dipende dalla condizione di partenza dei campioni. I campioni pallinati in maniera convenzionale mostrano la migliore resistenza alla corrosione dopo l'esposizione a 700°C. L'ossido sviluppato a 640°C è risultato più aderente, e quindi più protettivo, rispetto a quello sviluppato a 700°C, così come lo strato di ossido formato sui campioni pallinati rispetto ai non pallinati. Sono stati osservati un miglioramento dell'aderenza ed un aumento della durezza al graffio dello strato di ossido sviluppato sui campioni pallinati in maniera severa rispetto al trattamento standard.