Etapa II

2.1 Obținerea semifabricatelor pentru laminarea la cald

Probele au fost produse la S.C. R & D Consultanță și Servicii București, sub formă de lingouri, elaborate din componente de înaltă puritate, într-un cuptor de inducție cu levitație, tip FIVES CELES, utilizând parametrii și tehnologia prezentate în Raportul din Etapa I. Lingourile sunt livrate în stare eboșată (strunjire de degroșare) la dimensiuni tipice de 18 mm-diametru și de 20-40 mm-lungime, după cum arată Fig.1.

Fig.1 Lingourile primite de la furnizorul R&D Consultanță și Servicii București: (a) vedere frontală; (b) vedere de sus

Fig.2 Fisurarea unor probe în urma laminării la cald

2.2 Reducerea grosimii probelor

Laminarea la cald, a câte patru semifabricate prismatice cu secțiune transversală dreptunghică, s-a realizat în două treceri, conform procedurii descrise în etapa I. În ciuda tendinței foarte ridicate de fisurare, fragmentele probei prezentate în figura 2 nu s-au desprins, rămânând legate de corpul probei, după cum se observă în cazul colțului marcat printr-o săgeată. O altă particularitate a acestei tendințe de fisurare este că, în fiecare dintre cele patru fragmente, s-au produs câte trei fisuri transversale, probele laminate la cald prezentând, la nivel de macrografie, aspectul tipic, la nivel microscopic, al probelor oligocristaline, cu structură „de tip bambus” caracterizată prin lipsa zonelor cu limite triple între grăunții cristalini.

2.3 Determinarea granulației medii

În urma tratamentului, din cauza creșterii anormale a unor grăunți cristalini, unele probe s-au distorsionat. Pe figurile următoare au fost marcate limitele de grăunți vizibile prin microscopie optică și s-au numerotat grăunții cristalini (Gi). Fig.3 prezintă microstructura unei probe de tracțiune, de aliaj Fe43,5Mn34Al18Ni4,5 care a fost supus tratamentului termic de creștere anormală a grăunților.

Fig.3 Limite de grăunți la o probă de tracțiune din aliaj Fe43,5Mn34Al18Ni4,5 care a fost supusă la tratamentul termic ciclic

Fig.4 Detalii referitoare la probele de tracțiune care se agață în dispozitivele de fixare ale mașinii de tracțiune: (a) dimensiuni constructive; (b) exemple de probe debitate

2.4 Obținerea probelor pentru încercarea la tracțiune și analiză mecano-dinamică

Cu ajutorul mașinii de tăiat prin electroeroziune cu fir de molibden s-au tăiat trei configurații de probe pentru tracțiune și una pentru analiză mecano-dinamică. Fig.4 prezintă detalii referitoare la probele de tracțiune care se agață în dispozitivele de fixare.

2.5.1 Efectele tratamentului termomecanic asupra comportamentului la rupere prin tracțiune

Fig.5 centralizează efectele primelor trei prelucrări, laminarea la cald (HR), recoacerea (A) și laminarea la rece (CR) din cadrul tratamentului termomecanic și al compoziției chimice asupra comportării la rupere prin tracțiune statică.

Fig.5 Curbe de rupere la tracțiune statică ilustrând efectele configurației probelor și stării de prelucrare (HR-laminat la cald, A-recopt și CR-laminat la rece)  pentru probe opm de Fe43,5Mn34Al16,5Ni6

Fig.6 Curba unui ciclu de încărcare-descărcare la tracțiune ale probelor opm Fe43,5Mn34Al15Ni7,5 laminat la cald

2.5.2 Comportamentul probelor în timpul unui ciclu de încărcare-descărcare la tracțiune

Din cauza ductilității favorizate prin reducerea secțiunii, probele opm ale probelor aflate în stările laminat la cald, recopt sau laminat la rece, s-au pretat la aplicarea unor cicluri de încărcare-descărcare la tracțiune, cum ar fi curbele exemplificate în Fig.6.

2.5.3 Efectele tratamentului termomecanic asupra comportamentului la tracțiune pe parcursul a două cicluri de încărcare-descărcare

Fig.7 sintetizează rezultatele aplicării a două cicluri de încărcare-descărcare la tracțiune.

Fig.7 Curbe unui ciclu de încărcare-descărcare la tracțiune ale probelor opm Fe43,5Mn34Al15Ni7,5 recopt

Fig.8 Ciclare mecanică la tracțiune a unor probe opm Fe43,5Mn34Al15Ni7,5aflate în stare laminată la rece

2.5.4 Efectelor compoziției chimice asupra comportamentului la ciclare mecanică și evoluția comportamentului superelastic la tracțiune

În continuare, s-au aplicat câte cinci cicluri de încărcare-descărcare la tracțiune probelor laminate la rece, atât Fe43.5Mn34Al15Ni7.5 cât și celor la care 1,5 %at Ni au fost substituite cu Al. Rezultatele apar în Fig.8.

2.6 Concluzii

În urma studiului s-au obținut următoarele concluzii:
  • Substituirea a 3 % at Ni cu Al, în raport cu compoziția clasică a dus la creșterea accentuată a fragilității în timpul laminării la cald, astfel încât toate fragmentele laminate s-au fisurat în trei segmente.
  • Recoacerea a favorizat înmuierea și gâtuirea probelor, permițând obținerea unor alungiri la rupere de 45-77 %, în timp ce laminarea la rece a produs ecruisarea probelor, ceea ce a permis atingerea unor tensiuni maxime, la tracțiune, de 1-1,2 GPa.
  • Prezența fibrajului, la proba cu compoziția clasică, a fost însoțită de obținerea celei mai mari rezistențe la rupere prin tracțiune, la proba Fe43,5Mn34Al15Ni7,5 laminată la rece.
  • În ciuda aplicării laminării la cald și a recoacerii în mediu necontrolat (fără atmosferă protectoare) urmele contaminării (în special prin oxidare) au putut fi îndepărtate prin șlefuire mecanică, astfel încât variațiile compoziției chimice au fost neglijabile.
  • Creșterea granulației prin varianta „clasică” de tratament termomecanic nu a permis depășirea unui diametru mediu de grăunte de 0,41 mm.
  • Varianta „clasică” de tratament termomecanic nu a permis descompunerea completă a fazei γ (cfc), de formă globulară, care a prezentat o textură după <101>/<112>.
  • Pentru aplicarea unei variante optimizate de tratament termomecanic s-a implementat tehnologia de prelucrare termică în capsulă vidată de cuarț, cu atmosferă protectoare de argon.
  • Prin varianta optimizată de tratament termomecanic s-au obținut structuri oligocristaline care au avut cele mai mari granulații medii, de 3,761 și respectiv 2,48 mm, restul probelor având granulația medie peste 2 mm.
  • Prezența alungirii pseudoelastice s-a observat chiar și în stare recoaptă, indiferent de varianta de tratament termomecanic și a fost favorizată de creșterea numărului de cicluri mecanice în încărcare-descărcare la tracțiune.
  • Probele oligocristaline, rezultate în urma aplicării variantei optimizate de tratament termomecanic, au prezentat paliere ale tensiunii de încărcare și alungiri pseudoelastice de 0,4-0,47 %.

Close Menu