DK156254B - Fremgangsmaade til fremstilling af en varme-restituerbar genstand af et metalmateriale, der kan undergaa reversibel omdannelse mellem en austenitisk og en martensitisk tilstand - Google Patents

Description

0

DK 156254 B

Den foreliggende opfindelse angâr en fremgangs-mâde til fremstilling af en varme-restituerbar genstand af et metalmateriale, der kan undergâ reversibel omdan-nelse mellem en austenitisk og en martensitisk tilstand.

5 Metalmateria1er, f.eks. legeringer, der kan undergâ reversibel omdannelse fra den austenitiske til den martensitiske tilstand, er kendte, og en del af disse kan formes til genstande, som er varme-restituer-bare. Sâdanne legeringer er f.eks. beskrevet i USA-pa-10 tentskrifternr nr. 3.012.882, 3.174.851, 3.351.463, 3.567.523, 3.753.700 og 3.759.552, belgisk patentskrift nr. 703.649 og de britiske patentskrifter nr. 1.315.652, 1.315.653, 1.346.046 og 1.346.047, hvilke fire sidst-nævnte er i navnet Fulmer Research Institute og derfor 15 i det f0lgende vil blive omtalt som "Fulmer-patenterne".

Sâdanne legeringer er ogsâ beskrevet i NASA Publication SP110, "55-Nitinol - the alloy with a memory, etc." (U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 1972), samt N. Nakanishi et al., Scripta Metallurgica, 20 5^, 433-440 (Pergamon Press 1971) ) .

En for disse og andre legeringer fælles egen-skab er er deres evne til at undergâ en forskydningsom-dannelse ved k0ling fra en h0jtemperaturtilstand (austenitisk) til en lavtemperaturtilstand (martensitisk).

25 Hvis en genstand af en sâdan legering deformeres i sin martensitiske tilstand, vil den bibeholde denne tilstand efter deformationen. Hvis den genopvarmes til en tempe-ratur, ved hvilken den er austenitisk, vil den være til-b0jelig til at vende tilbage til sin udeformerede til-30 stand. Overgangen fra den ene tilstand til den anden i begge retninger sker over et temperaturomrâde. Den tem-peratur, ved hvilken der ved k0lingen begynder at dan-nes martensit, betegnes som M , medens den temperatur,

S

ved hvilken denne procès er afsluttet, betegnes som M^, 35 idet hver af disse temperaturer er dem, som opnâs ved hurtige temperaturændringer i pr0ven, f.eks. 100°C/min., 0 2

DK 156254 B

dvs. "basis"-Ms- og -M^-værdierne. Pâ lignende mâde betegnes temperaturerne for begyndelsen og afslutningen af omdannelsen til austenit som henholdsvis Ag og A^. Almindeligvis er en lavere temperatur end As, og Mg 5 er en lavere temperatur end A^. Mg kan være lig med, lavere end eller h0jere end A , afhængigt af legerings-

O

sammensætningen samt af legeringens termokemiske for-historie. Omdannelsen fra den ene tilstand til den anden kan f0lges ved mâling af en række fysiske egenska-10 ber for materialet foruden ved den ovenfor beskrevne deformationsomvenden, f.eks. dets specifikke elektriske modstand, der udviser en anomali, efterhânden som omdan-nelserne foregâr. Hvis der optegnes kurver over speci-fik modstand versus temperatur eller spænding versus 15 temperatur/ vil en Unie, der forbinder punkterne M , M-, A og A,. og gâr tilbage til M_, danne en kurve, der Γ S I s betegnes som hysterese-sl0jfen. For mange materialer ligger M og A ved omtrent samme temperatur. s s

En særlig anvendelig legering, der er i besid-20 delse af varme-restituerbarhed og form-erindring, er den intermetalliske forbindelse TiNi, der er omhandlet i USA-patentskrift nr. 3.174.851. Den temperatur, ved hvil-ken deformerede genstande af legeringerne vender tilbage til deres oprindelige form, afhænger af legeringssam-25 mensætningen, sâledes som det f.eks. er forklaret i britisk patentskrift nr. 1.202.404 og USA-patentskrift nr. 3.753.700, idet den omtalte tilbagevenden til den oprindelige form kan bringes til at foregâ under, ved eller over stuetemperatur.

30 Ved nogle kommercielle anvendelser af varme- -restituerbare legeringer er det 0nskeligt, at Ag ligger ved en h0jere temperatur end Ms, og grunden hertil er f0lgende: Mange genstande opbygget af legeringerne leveres til brugerne i deformeret tilstand, dvs. i den 35 martensitiske tilstand. Sâledes forhandles f.eks. kob-linger til hydrauliske komponenter, som omhandlet i de

. DK 156254B

3 Ο britiske patentskrifter nr. 1.327.441 og 1.327.442, i en deformeret (dvs. ekspanderet) tilstand, og brugerne anbringer den ekspanderede kobling over de komponenter, f.eks. enderne af hydrauliske r0rledninger, der skal for-5 enes, og for0ger derefter koblingens temperatur. Nâr kob-lingens temperatur nâr det austenitiske omdannelsesomrâde, vil koblingen vende tilbage til eller fors0ge at vende tilbage til sin oprindelige form og krympe omkring de komponenter, der skal forenes. Da det er n0dvendigt, at 10 koblingen forbliver i sin austenitiske tilstand under anvendelsen (f.eks. for at undgâ spændingsafslapning under den martensitiske omdannelse, og fordi de mekani-ske egenskaber for austeniten er bedre), vælges materi-alets M sâledes, at den ligger under enhver temperatur, 15 som kan tænkes at forekomme under brugen, sâledes at ma-terialet under brugen hele tiden vil forblive i den austenitiske tilstand. Af denne grund mâ det efter defor-mationen opbevares i f.eks. flydende nitrogen, indtil det skal anvendes. Hvis imidlertid Ag, der, som det er 20 tilfældet her, betyder den temperatur, som markerer begyndelsen af en kontinuerlig sigmafase-omdannelse, f.eks. som aftegnet i et spændings-temperatur-diagram, af al den martensit, der er i stand til at blive om-dannet til austenit, til den austenitiske tilstand, 25 kunne for0ges blot midlertidigt, f.eks. under en opvarm-ningscyklus, uden en tilsvarende for0gelse af M , da

S

skulle den ekspanderede kobling kunne opbevares ved en h0jere og mere bekvem temperatur.

Med den foreliggende opfindelse tilvejebringes 30 der en fremgangsmâde til behandling af en genstand be-stâende af et metalmateriale, der er i stand til at undergâ en reversibel omdannelse mellem en austenitisk og en martensitisk tilstand, med det formâl at opnâ en udvidelse af hysteresesl0jfen for omdannelsen, og 35 fremgangsmâden, der er af den allerede angivne art, er ejendommelig ved, at man til udvidelse af materi- 0 4

DK 156254 B

alets hysteresekurve, sora defineres af M^-, Mg-, A^-og A -temperaturerne, opvarmer genstanden af metalmate-rialet i den martensitiske tilstand langsomt til en temperatur over A -temperaturen, sâledes at materialet

S

5 fâr en forh0jet As~temperatur, i det f01gende betegnet A -temperaturen, afslutter den langsomme opvarmning

SS

ved at afk0le eller ved at holde genstanden ved en temperatur, til hvilken der er opvarmet langsomt, og de-formerer genstanden, medens materialet befinder sig i 10 den martensitiske tilstand, sâledes at det bliver varme--restituerbart.

Ved fremgangsmâden if01ge opfindelsen opvarmes genstanden sâledes langsomt fra en temperatur, ved hvilken den foreligger i martensit-tilstanden, til en tempe-15 ratur, der ligger inden for eller over dens normale Ag-A^-omrâde, med en hastighed, der hindrer væsentlig omdannelse af materialet til den austenitiske tilstand.

Denne hastighed afhænger, som omtalt detaljeret neden-for, af legeringen, men en hastighed pâ mindre end 20 l°c/min. kan betragtes som anvendelig. Varme-restituer-barhed kan meddeles materialet ved déformering af det, medens det er i martensit-tilstanden, fra en oprindelig konfiguration f0r eller efter afslutningen af den langsomme opvarmning. Legeringen kan afk01es til en tem-25 peratur under den, som den er blevet langsomt opvarmet til, eller den kan hoIdes ved denne temperatur til opbevaring.

Metalmaterialer, der er behandlet eller kondi-tioneret pâ denne mâde, bibeholder en betydelig del af 30 de egenskaber, der er forbundet med deres martensitiske tilstand, op til den temperatur, ved hvilken den langsomme opvarmning blev afsluttet. Materialets tilbage-venden til dets austenitiske tilstand hidf0res ved en hurtig opvarmning af materialet til over den tempera-35 tur, ved hvilken det langsomme opvarmningstrin blev 0 5

DK 156254 B

afsluttet, hvorved der sker en tilbagevenden til den oprindelige form.

Med den foreliggende opfindelse tilvejebringes der en varme-restituerbar genstand bestâende af et metal- 5 materiale, soin under mindst én opvarmningscyklus har en A -temperatur, der er h0jere end dets M -temperatur s s.

eller en forh0jet A -temperatur, hvis materialet aile-

S

rede har en A -temperatur, der er h0jere end dets M -tem-peratur, dvs. en udvidet hysteresesl0jfe. Soin résultat 10 heraf vil de fysiske egenskaber, der er forbundet med martensit-tilstanden, blive bibeholdt ved h0jere tempe-raturer, og hvis genstanden er deformeret, vil den temperatur, ved hvilken den vil genvinde eller fors0ge at genvinde sin oprindelige form, blive for0get.

15 Med opfindelsen tilvejebringes der ogsâ speci- elle metalmaterialer med en udvidet hysteresesl0jfe. En genstand, der er opbygget af en sâdan blanding eller legering, kan g0res varme-restituerbar ved, at den de-formeres i martensit-tilstanden pâ et hvilket som helst 20 tidspunkt i forhold til, men i praksis fortrinsvis f0r eller efter det langsomme opvarmningstrin, fra den form, som den havde i austenit-tilstanden. Nâr genstanden skal anvendes, opvarmes den simpelthen igen med passende h0j hastighed, f.eks. 5°C/min. eller mere, fortrinsvis 25 100°C/min. eller mere, og A -værdien vil vise sig at være bestemt af og ofte ligge nær ved den temperatur, hvortil genstanden blev opvarmet langsomt i det langsomme opvarmningstrin. Ved fremgangsmâden if01ge opfin-delsen fâs der ogsâ en genstand eller en legering, 30 som har de egenskaber, der frembringes ved den ovenfor beskrevne fremgangsmâde. Denne fremgangsmâde vil i det f0lgende blive betegnet som "præ-konditionering" og den derved opnâede legering som "præ-konditioneret".

I det f0lgende vil opfindelsen blive beskrevet 35 nærmere under henvisning til tegningen, pâ hvilken fig. 1 i kurveform viser den dimensionsændring,

DK 156254 B

0 6 der udvises af en varme-restituerbar genstand, fig. 2 grafisk viser et eksempel pâ den ved fremgangsmâden if01ge opfindelsen opnâede forh0jelse af det temperaturomrâde, hvorover der sker en omdannelse 5 fra martensit til austenit, fig. 3a og 3b viser virkningen af langsom opvarm-ning pâ forskellige legeringer indeholdende kobber, zink og silicium, fig. 4 viser virkningen af opvarmningshastighe-10 den pâ restitueringen af en varme-restituerbar legering, fig. 5 viser virkningen af deformation pâ lege-ringens evne til at reagere over for fremgangsmâden if0lge opfindelsen, fig. 6a, 6b og 6c viser virkningen af langsom 15 opvarmning pâ forskellige legeringer indeholdende kobber, aluminium og zink, og fig. 7a og 7b viser eksempler pâ de mulige virk-ninger, som fremgangsmâden if01ge opfindelsen har pâ spæn-dings-temperatur-kurven.

20 ünder henvisning til fig. 1 vil der til illustra tion blive betragtet en genstand, som skal være brugbar ved temperaturer sâ lave som -30°C. Hertil kan der vælges en legering, hvis martensit-omdannelse ved k0ling begynder ved eller under -30°C. For kobber-baserede β-fase-legeringer 25 vil den temperatur, ved hvilken tilbagevenden af en gen-stands oprindelige form fra en deformeret tilstand, som angivet ved den skraverede del i fig. 1, ved opvarmningens begyndelse ogsâ være ca. -30°C, og den stedfindende tilbagevenden til den oprindelige form vil være afsluttet 30 over de næste 40-50°C. Ved stuetemperatur vil den omhand-lede genstand hâve genvundet sin oprindelige form som vist i fig. 1. Til sammenligning af restitueringsegenska-ber opnâs en mere anvendelig grafisk gengivelse ved op-tegning af graden af restituering, der sker under hvert 35 opvarmningsinterval, dvs. ved optegning af differential-kvotienten af f0rste grad af kurven i fig. 1, sâledes 0 7

DK 156254 B

som det er gjort i fig. 2. Med den foreliggende opfin-delse kan restitueringsomrâdet forskydes fra sin sædvan-lige stilling ved a til den nye stilling b som vist i fig. 2.

5 En legering, der begynder at omdannes ved k0- ling ved ca. -30°C, har en nominel sammensætning pâ 66,45 vægt% Cu, 31,55 vægt% Zn og 2,00 vægt% Si, og denne legering kan smeltes og bearbejdes til sin ende-lige 0nskede form pâ sædvanlig mâde. Den formede del op-10 varmes derefter ind i β-faseomrâdet, dvs. til 700°C eller mere, men under 950°C. Efter flere minutter ved denne tem-peratur bratk01es materialet i vand og afk01es derefter, f.eks. med fast carbondioxid og ethylalkohol til omdan-nelse til lavtemperaturstrukturen. Ved den lave tempera-15 tur deformeres materialet til sin nye form, og gode resul-tater opnâs ved deformationer pâ 6-10%. Derefter opvar-mes materialet langsomt, f.eks. med 0,25°C/min., for at forhale omdannelsen, indtil den 0nskede restitutionstem-peratur er nâet, f.eks. +40°C, og materialet k0les der-20 efter tilbage til stuetemperatur. Nâr materialet skal bringes til at vende tilbage til sin oprindelige form, opvarmes det hurtigt, f.eks. med ca. 100°C/min., og restitueringen vil da begynde i nærheden af +40°C og være fuldstændig ved ca. 100°C. Ved k0ling vil en om-25 dannelse til lavtemperaturfasen ikke ske over -30°C.

Hvis materialet igen k0les til -79°C og gendeformeres og derpâ opvarmes hurtigt, vil der begynde en restitution ved -30°C.

Det menes, at et maksimum for temperaturfor-30 0gelse for A kan opnâs gennem fremgangsmâden if0lge opfindelsen. Sâledes er der f.eks. ved forh0jelse af temperaturen af β-messing en tilb0jelighed for materialet til at ændres til en ligevægtsblanding af a- og β-materiale, og dette vil hindre enhver yderligere nyt-35 tig for0gelse af A -værdien. Ved fremgangsmâden if0lge opfindelsen kan imidlertid A -værdien for nogle lege-

S

8

DK 156254 B

o ringer hæves med 100°C, og det menes ikke, at dette er det opnâelige maksimum.

Anvendeligheden af fremgangsmâden if0lge opfin-delsen er i nogen grad afhængig af legeringens sammen-5 sætning. Selv om noget respons med hensyn til kontrolle-ring af restitutionstemperaturomrâdet er konstateret for de i de tidligere nævnte Pulmer-patentskrifter beskrevne legeringer, giver et mere begrænset omrâde for sammen-sætningen et betydeligt bedre respons. Sammensætningβίο omrâdet med god respons i Cu/Zn/Si-systemet omfatter legeringer, hvis normale M -værdi er sâ lav som ca. -80°C.

o

De fleste af de ovenfor foreslâede anvendelser kræver, at omdannelsen ved k01ing begynder ved en temperatur under stuetemperatur, men denne begrænsning gælder ikke 15 aile anvendelser. Visse legeringssammensætninger, i hvilke omdannelsen ved k0ling begynder ved eller over stuetemperatur, har sâledes vist sig at forholde sig udmærket ved anvendelsen af fremgangsmâden if01ge opfindelsen.

Legeringer med godt respons og med begyndelse for omdan-20 nelsen ved k0ling i nærheden af +100°C har vist sig at findes i Cu/Zn/Al- og Cu/Zn/Si-systemerne.

Den grad af restitution, der finder sted i det forh0jede restitutionsomrâde, bliver ofte maksimal, hvis legeringen ikke holdes ved den temperatur, ved hvilken 25 den langsomme opvarmning standses i et længere tidsrum f0r begyndelsen af hurtig opvarmning eller k0ling til en lavere opbevaringstemperatur.

For visse legeringer, som kræver hurtig k0ling for ved stuetemperatur at sikre en struktur med evne 30 til at undergâ en reversibel martensit-austenit-omdan- nelse, foretrækkes det, at legeringen fra begyndelsen af afk0les hurtigt fra en h0j temperatur, f.eks. ca. 800°C, til en temperatur, som fortrinsvis ligger over M -tem-

S

peraturen, og med en sâdan hastighed, at strukturen 35 stadig hovedsagelig er austenitisk. En del af disse legeringer har tendens til at miste austenit-martensit- 0 9

DK 156254 B

-reversibilitet. Et sâdant reversibilitetstab kan inhi-beres ved, at legeringen holdes ved k01emediets tempe-ratur eller en modérât forh0jet temperatur. Nâr der er taie om legeringer, hvis M -temperatur ligger i omrâdet 5 fra ca. 0 til ca. 20°C, er varmholdning ved ca. 50 til ca. 150°C i ca. 10 min. ved de h0jere temperaturer op til 24 timer eller endog flere d0gn ved de lavere temperaturer almindeligvis tilstrækkelig. Den sidstnævnte frem-gangsmâde kalder "ældning" og er omhandlet i dansk patent-10 ans0gning nr. 5428/87.

Med udtrykket "ældning” menes i denne beskri-velse, at et materiale holdes ved en temperatur over sin M -temperatur, og et "ældet" materiale er et sâdant, der er holdt ved en temperatur over M -temperaturen. Det b0r

S

15 fremhæves, at der findes en 0vre grænse for det tempera-turomrâde, inden for hvilket et givet materiale kan ældes. Som ovenfor nævnt har f.eks. β-messing en tendens til at omdannes til a- og β-faser ved forh0jede temperaturer, og fagfolk vil vide, at der i andre materialer 20 kan indtræde andre skadelige ændringer efter langvarig udsættelse for meget h0je temperaturer, hvilket derfor mâ undgâs.

For legeringer med en ved stuetemperatur lig-gende hoved-M -værdi har 50°C vist sig at være en pas-

S

25 sende afk0lings- og ældningstemperatur. Hvis legeringen afk0les hurtigt til en lavere temperatur, dvs. en temperatur, ved hvilken austenit omdannes til martensit, og derefter ældes, dvs. fortrinsvis opvarmes til en temperatur, ved hvilken legeringen omdannes til den 30 austenitiske tilstand, og holdes ved denne temperatur i en passende tid, gennemf0res ældningsprocessen sna-rest muligt efter den hurtige afk01ing.

Det har vist sig, at denne behandling af legeringer over temperaturer, ved hvilke martensit eksiste-35 rer, kan anvendes for at hindre eller inhibere tab af den réversible austenit-martensit-omdannelse, nâr mate- 10

DK 156254 B

O

rialet opbevares. Jo h0jere temperaturen ved ældnings-behandlingen er, desto kortere beh0ver behandlingstiden at være.

Det menés, at der for en given legering op til - 5 et maksimum findes et omrâde for opvarmningshastigheder, der kan betegnes som "langsomme", og et omrâde for hast igheder, fra et minimum, der kan betegnes som "hur-tige". Mellem dette maksimum og dette minimum findes der et kritisk omrâde, i hvilket Ag-temperaturen vil 10 variere mellem sin normale værdi og en meget h0j tem-peratur.

Det er ikke muligt at angive numeriske omrâder for "hurtige" og "langsomme" opvarmningshastigheder, som vil gælde for aile legeringer, fordi dette omrâde afhæn-15 ger af flere faktorér. En af disse er, at de fysisk- -kemiske processer er temperaturafhængige, og at sâdanne processer foregâr meget langsommere ved f.eks. -40°C end ved +40°C. For en legering med M ved -40°C gælder det almindeligvis, at bâde "langsom" og "hurtig" opvarm-20 ning vil være langsommere end for ét ellers lignende materiale med Mg ved 40°C. Da endvidere ellers lignende materiale n0dvendigvis vil hâve lidt andre mængdefor-hold af de indgâende grundstoffer, kan disse grundstof-fer og mængderne deraf i aile tilfælde pâvirke græn-25 serne for bâde "hurtig" og "langsom".

Endvidere er de n0dvendige opvarmningshastigheder afhængige af legeringsindholdet og ældningsgraden. Sâle-des vil f.eks. for en kobber/zink/silicium-legering, der indeholder f.eks. 1% silicium, eller som har været udsat 30 for en kort ældningstid, de kritiske værdier for bâde "langsom" og "hurtig" opvarmning være h0jere end for et materiale med et lavere siliciumindhold og længere ældningstid. Det er en eksperimentel rutinesag at be-stemme de foretrukne og kritiske opvarmningshastighe-35 der for en given legering, og det skulle være tilstræk-keligt her at fastslâ, at for en given legering vil der 0 11

DK 156254 B

være en 0vre grænse for "langsom" opvarmning og en nedre grænse for "hurtig" opvarmning, og at disse græn-ser let kan bestemmes for den pâgældende legering ved simple rutinefors0g.

5 Fortrinsvis er legeringen en intermetallisk forbindelse, og blandt egnede legeringer kan der nævnes kobber/zink- og kobber/aluminium-legeringer, som fortrinsvis indeholder forholdsvis smâ mængder aluminium, silicium, tin eller mangan eller blandinger deraf, hvilke 10 legeringer menes at kunne indeholde op til ca. 20 vægt% (beregnet pâ vægten af kobber og zink eller! kobber og aluminium) eller mere af den tredje komponent eller af samlede yderligere komponenter. Til opnâelse af en anven-delig st0rrelse af restitutionen b0r legeringen hâve en 15 brudforlængelse i den martensitiske tilstand pâ mindst ca. 5%. Det b0r fremhæves, at mængden af andre metaller end kobber og zink pâvirker overgangstemperaturen og andre egenskaber for legeringerne. Egnede legeringer til an-vendelse ved fremgangsmâden if0lge opfindelsen er f.eks.

20 sâdanne, som indeholder 69,7% Cu, 26,3% Zn og 4% Al eller 62,2% Cu, 37,3% Zn og 0,5% Al eller 80,5% Cu, 10,5% Al og 9% Μη. I de senere anf0rte eksempler vil der detal-jeret blive omtalt legeringer af ca. 65% kobber og 35% zink og eventuelt indeholdende tilsætninger pâ op 25 til 2 eller 3% silicium eller op til 3 eller 4,5% aluminium (ait efter vægt). Fremgangsmâden if01ge opfindelsen er imidlertid anvendelig til f.eks. legeringer, der har Ms~temperaturer, som er lavere eller h0jere end omgivelsernes temperatur, og til legeringer, som ikke er 30 pâ kobber-basis, men f.eks. pâ basis af guld eller s0lv, og opfindelsen er ikke begrænset til behandling af de legeringer, der er omtalt detaljeret. Yderligere anven-delige legeringer er f.eks. dem, der findes omtalt i de tidligere nævnte Fulmer-patentskrifter.

35 Ved den termiske prækonditioneringsmetode if0lge opfindelsen kan materialet deformeres enten f0r den 12 0

DK 156254 B

indledende langsomme opvarmning eller efter den langsomme opvarmning eller ogsâ efter den langsomme opvarmning og den derpâ f01gende k0ling, idet deformationen i hvert tilfælde udf0res i den i hovedsagen martensi-5 tiske tilstand hensigtsmæssigt under og især lige under M^.

Variable omstændigheder, der b0r tages hensyn til ved udf0relsen af fremgangsmâden if01ge opfindelsen/ er f0lgende: 10 I tilfælde af kobber/zink- og kobber/aluminium- -legeringer mâ disse, for at kunne undergâ en reversibel austenit-martensit-omdannelse, være i hovedsagen i β-fasen. En legering med mere end ca. 70% β-fase udviser normalt praktisk taget samme egenskaber som materiale af 15 ren β-fase. I de tilfælde, hvor det er n0dvendigt at op-varme legeringen til en h0j temperatur til opnâelse af en β-fase, b0r der f0lgelig vælges en temperatur, ved hvilken i det mindste en væsentlig del af legeringen foreligger som β-fase. Det temperaturomrâde, i hvilket 20 legeringen i hovedsagen omdannes til β-fase, varierer med sammensætningen af legeringen. For legeringer pâ kobberbasis kan dette ske ved sâ lav en temperatur som ca. 700°C.

Legeringen mâ bratk0les til en temperatur, ved 25 hvilken β-fasen eksisterer i en metastabil tilstand, dvs. uden signifikant tendens til tilbagevenden til a-fasen.

Endvidere mâ afk01ingshastigheden til k01emediets temperatur være tilstrækkelig stor til,- at der ikke sker nogen signifikant α-fase-udskillelse ved k0ling. Brat-k01ing til under M kan pâvirke varme-restitutions-

S

egenskaberne ugunstigt, medens bratk0ling til meget over M -værdien i nogle tilfælde ikke giver tilstrækkelig hurtig k01ing til hindring af α-fase-udskillelse i de ovenfor nævnte kobberlegeringer. Den foretrukne bratk0lingstemperatur er en temperatur, som ikke pavirker varme-restitutionsopf0rslen ugunstigt, og ca. 20°C vil 35 0 13

DK 156254 B

være hensigtsmæssigt i praksis, især for legeringer med en M -værdi pâ under 0°C. s

Opvarmningshastigheden fra den ved lav tempera-tur eksisterende martensitiske tilstand er vigtig. Kva-5 litativt sker en "langsom" opvarmning med en hastighed, der er tilstrækkelig langsom til i hovedsagen at hindre en tilbagevenden af martensit til austenit ved eller over den normale A -temperatur. Sâledes menes f.eks.

O

hastigheder pâ 0,01-1,0°C/min. at véere egnede til 10 kobber/zink-legeringer indeholdende aluminium og/eller silicium. En "hurtig" opvarmning er en opvarmning, som sker med en hastighed, der tillader en normal A -tempe-

S

ratur ved opvarmning direkte fra martensiten, eller som muligg0r en tilbagevenden af martensit til austenit 15 ved en valgt h0jere A -temperatur, nâr den anvendes efter

O

en "langsom" opvarmning.

Selv om fremgangsmâden if01ge opfindelsen kan anvendes til regulering af restitutionstemperaturomrâdet for ikke-spændingsdeformerede pr0veemner, vil pâf0ring af 20 en spændingsdeformation samvirke med materialet til fast-læggelse af optimale betingelser for regulering af resti-tutionsomrâdet. Efterhânden som spændingsdeformationen for0ges, vil sâledes f.eks. lavere koncentrationer af silicium give optimalt respons i Cu/Zn/Si-systemet.

25 Spændingen mâ der ogsâ tages hensyn til, da k0lingsomdannelsesomrâdet forskydes mod h0jere temperatu-rer med h0jere spænding. Pâ lignende mâde er den temperatur, der kræves til fuldstændig resitution ved opvarmning, h0jere, hvis emnet restitueres under spænding 30 eller kommer under spænding som f0lge af en restitution.

Som vist i fig. 7a og 7b kan virkningen af den langsomme opvarmningsbehandling if0lge opfindelsen variera. Som det fremgâr af fig. 7a, kan der fremkaldes en 35 ny A -temperatur, angivet som A , ved hvilken praktisk taget hele varme-restitutionen begynder at foregâ ved Ο

DK 156254B

14 tilf0rslen af varme til restitutionen. Alternativt kan, som det fremgâr af fig. 7b, virkningen af den lang-somme opvarmningsbehandling if01ge opfindelsen være at fremkalde en ny A. -temperatur under bibeholdelse af S6 5 nogen manifestation af den normale Ag-temperatur. Selv om opfindelsen ikke skal begrænses til nogen speciel teori, menes det, at bibeholdelsen af en vis manifestation af den normale A-temperatur kan være resultatet af en iboende dominans af varme-restitutionshastigheden ved 10 den langsomme opvarmning i forhold til udvidelsen af hysteresesl0jfen ved normal A eller, som et alternativ,

D

kan blive fremkaldt med vilje ved udf0relse af den ind-ledende del af den langsomme opvarmning if0lge opfindelsen med en hastighed, der er tilstrækkelig stor til at 15 bevirke nogen varme-restitution ved den normale A -tem- s peratur.

Af det foregâende vil det fremgâ, at A vil være bestemt af den temperatur, ved hvilken den langsomme opvarmning afsluttes. Den langsomme opvarmning kan af-20 sluttes enten ved k0ling eller ved indledning af en hur-tid opvarmning, som, hvis den udf0res over tilstrækkelig lang tid,vil resultere i en fuldstændig omdannelse af al den omdannelige martensit, som er til stede pâ det tidspunkt, hvor den hurtige opvarmning indledes. Det 25 ligger sâledes inden for opfindelsens rammer at fremkalde en ny A -temperatur, ved hvilken der kan indledes en nyttig restitution af en genstand fremstillet ud fra et sâledes behandlet metalmateriale.

Konfigurationen i bâde den restituerbare og den 30 restituerede tilstand af en genstand, der er fremstillet ved fremgangsmâden if01ge opfindelsen, vil afhænge af den endelige anvendelse, der skal g0res af genstanden. Cylindriske genstande kan f.eks. fremstilles sâledes, at de trækker sig sammen eller udvider sig radiait, 35 eller formen kan ændres fra snoet til ikke-snoet eller omvendt, eller genstanden kan undergâ en ændring i 0 15

DK 156254 B

længden, eller der kan ske en overgang fra I- til L-form.

Gennem den foreliggende opfindelse er der bl.a. tilvejebragt en fremgangsmâde til régulering af resti-5 tutionstemperaturen for varme-restituerbare metalgen-stande, hvorved genstanden kan udstyres med et præ-fik-seret restitutionsomrâde, som kan varieres over væsent-lige grænser ved simpelthen at afslutte den langsomme opvarmning pâ et bestemt valgt punkt.

10 Produkterne fremstillet if01ge opfindelsen vil være martensitiske over et bredere temperaturomrâde end produkter, der har samme sammensætning, men ikke har været underkastet behandlingen if0lge opfindelsen. Da martensitiske produkter har fremragende daanpningsegen-15 skaber, er i stand til at undergâ déformering uden ud- mattelse, deformeres let og har lavt Young's modul, til-vejebringes der med opfindelsen et bredere omrâde af metalmaterialer med disse egenskaber, end man tidligere har râdet over.

20 Fremgangsmâden if01ge opfindelsen illustreres nærmere i de f0lgende eksempler.

Eksempel 1 25 Der udf0res en række fors0g til bestemmelse af respons-graden for forskellige sammensætninger i Cu/Zn/Si- og Cu/Zn/Al-systemer over for den termiske prækonditioneringsmetode if0lge opfindelsen. Pr0ve-emner af legeringerne blev udst0bt fra smelter med 30 forskellige indhold af kobber, zink og enten silicium eller aluminium. St0beemnerne blev udvalset i kold til-stand til strimler og skâret i stykker pâ ca. 37 x 3 x 0,75 mm, og aile pr0vestykkerne blev opvarmet, indtil de omdannedes til den ved h0j temperatur eksisterende 35 β-fase, hvorefter de bratk01edes i vand. Halvdelen af pr0vestykkerne blev ældet ved 100°c i 10 minutter, 16 0

DK 156254 B

medens den anden halvdel ikke blev ældet, og aile pr0vestykkerne blev déformeret ved b0jning ved -70°C til fremkaldelse af en ydre "fiber"-deformation pâ 6%.

Efter deformationen blev pr0vestykkerne aflastet til 5 bestemmelse af, hvor meget deformation der var bibe-holdt. Pr0vestykker af de ældede og de uældede grupper blev derefter varmebehandlet efter ën af f0lgende tre metoder: (1) opvarmet hurtigt ved neddypning i væske ved 40°C, afk0let til stuetemperatur og mâlt til bestemmelse 10 af, hvor megen deformation der var restitueret, og derefter opvarmet hurtigt ved neddypning i væske ved 200°C og igen afk01et til stuetemperatur til bestemmelse af, hvor meget yderligere defomationsrestitution der var sket, (2) opvarmet langsomt med en hastighed pâ 0,25°C/min.

15 fra -79°C til +40°C, afk01et til stuetemperatur, mâlt til bestemmelse af, hvor megen deformation der var restitueret, derpâ opvarmet hurtigt ved neddypning i væske ved 200°C, afk0let til stuetemperatur og mâlt til bestemmelse af, hvor megen yderligere restitution der var 20 sket, eller (3) behandlet som angivet under (2), bort-set fra, at den langsomme opvarmning skete med 1°C pr. 24 minutter i stedet fof med 0,25°C/min.

Et "værdital" for responset fra hvert pr0vet produkt med hensÿn til regulering af restitutionstempe-25 raturomrâdet fâs gennem det tal, der angiver den pro-centvise restituering, der sker over 40°C for langsomt opvarmede pr0veemner, minus den procentvise restitution over 40°C for hurtigt opvarmede pr0veemner, divi-deret med 5 (hvilket er den ideelle restitution i pro-30 cent efter den elastiske tilbagespringen, der ledsager ophævelse af b0jespændingen), dvs.

rest. over 40°C i _ rest. over 40°C i Værdital = 100 x lan?somt °PV- pr0ver hurtigt opv. pr0ver 5

Eksempler pâ metalmaterialer, der har vist sig 35

DK 156254B

17 Ο særlig velegnede til behandling ved fremgangsmâden if01ge opfindelsen, vil nedenfor blive beskrevet nærmere under henvisning til tegningen.

I fig. 3a og 3b er det ovenfor definerede værdi-5 tal afsat mod sammensætningen i topografisk format. De lange akser for zonerne med konstant værdital er almin-deligvis parallelle med omdannelsesisotermer. Sammen-sætninger med lavere omdannelsestemperaturer findes 0verst til venstre, medens sammensætninger med h0jere 10 omdannelsestemperaturer findes nederst til h0jre i fi-guren. Et tydeligt optimum ses i omrâdet lf8-2f7% Si, 66,2-67,5% Cu og rest Zn (29,8-32,0%). Sammenligning af fig. 3a med fig. 3b viser, at ældning i 10 minutter ved 100°C udvider optimet ud fra det samme generelle cen-15 traie omrâde. Det vilkârlige valg af 40°C som afslut-ningen for den langsomme opvarmning diskvalificerer âbenbart legeringer, hvis sædvanlige omdannelsesomrâde ligger over eller til dels over +40°C, dvs. dem i den nederste h0jre del af figuren, men det vil være klart, 20 at et lavt værdital pâ kurven ikke indicerer uegnethed af disse legeringer til anvendelse if0lge opfindelsen, men blot, at der b0r vælges en anden temperatur end +40°C. Pâ lignende mâde gælder det for legeringerne i den 0verste venstre del af figuren, at et lavt værdital 25 pâ kurven ikke beh0ver at betyde, at de ikke giver respons ved fremgangsmâden if01ge opfindelsen. I disse tilfælde betyder et lavt værdital blot, at den valgte hastighed for langsom opvarmning ikke var en hastighed, som hindrede restituering, f0r 40°C var nâet. Imidler-30 tid mâ legeringerne med h0jere værdital betragtes som havende reageret over for den langsomme opvarmnings-behandling if01ge opfindelsen, og en langsom opvarmning med en anden hastighed kan give bedre resultater.

Valget af 40°C fâr værditals-isotermen til at nærme 35 sig til den h0je omdannelsestemperaturside (nederst til h0jre). Legeringer i omrâdet nederst til h0jre 0

DK 156254 B

18 giver respons pâ den langsomme opvarmningsproces, sâle-des som de nedenfor anf0rte CuZnAl-data viser.

F01somheden af det optimale omrâde over for ha-stigheden for den langsomme opvarmning blev unders0gt .5 ved pr0vning af emner med sammensætningen 66,45 vægt% Cu, 31,55 vægt% Zn og 2,0 vægt% Si, fremstillet som de oven-for beskrevne pr0veemner, men opvarmet langsomt med for-skellige opvarmningshastigheder. Den restitution, der skete under opvarmningen gennem temperaturintervallet 10 fra -79 til +40°C er i fig. 4 afsat mod opvarmningsha-stigheden. Ringe opvarmningshastigheder pâ op til l°C/min. er anvendelige, og h0jere hastigheder end 2°C/min. f0rer til en betydelig restitution under lang-som opvarmning, hvilket viser, at ca. 2°C/min. er græn-15 sen for "langsom" opvarmning i dette legeringssystem.

Sensitiviteten af det optimale omrâde over for spændingsdeformationen ved de ovenfor beskrevne fors0g blev unders0gt under anvendelse af sammensætningerne 66,45 vægt% Cu, 31,55 vægt% Zn, 2,0 vægt% Si og 20 64,2 vægt% Cu, 34,8 vægtS Zn, 1,0 vægt% Si. En gruppe pr0veemner blev behandlet pâ den ovenfor beskrevne mâde, bortset fra, at en spændingsdeformation pâ 12% indf0r-tes ved -79°C, og en anden blev behandlet som beskre-vet ovenfor, men uden spændingsdeformation f0r det lang-25 somme opvarmningstrin, Efter langsom opvarmning blev de ikke-deformerede pr0veemner deformeret 12% ved stuetem-peratur, hvorefter aile pr0veemnerne opvarmedes hur-tigt til +200°C. Et værdital som defineret ovenfor be-stemtes for hver pr0ve pâ den ovenfor beskrevne mâde, 30 bortset fra, at denominatoren ikke var 5, men 10, da 10% er den antagne ideelle restitution for en deformation pâ 12%. Resultaterne er vist i fig. 5. Medens en deformation pâ 12% viser sig at ligge uden for optimet for 66,45 vægt% Cu, 31,55 vægt% Zn, 2 vægt% Si, giver 35 denne deformation for 64,2 vægt% Cu, 34,8 vægt% Zn, 1,0 vægt% Si et bedre respons end en deformation pâ 0 0 19

DK 156254 B

eller 6%.

En topografisk gengivelse af resultaterne med hensyn til værdital for CuZnAl-systemet er vist i fig. 6.

Ogsâ her ligger værdital-isotermerne parallelt med omdan-5 nelses-isotermerne. Et tydeligere optimum-omrâde ses at være defineret for de ikke-ældede pr0ver (fig. 6a) end for de ældede pr0ver (fig. 6b).

Fem legeringssammensætninger med en normal

A -temperatur ved eller over 40°C anvendes til pr0vning S

10 af mobiliteten af restitutionsomrâdet ved h0jere tempe-raturer. Ogsâ her anvendtes den samme generelle pr0ve-metode, men den langsomme opvarmning fortsattes til +100°C i stedet for at standse ved +40°C. Resultaterne for de ældede pr0ver er vist i fig. 6c, hvoraf det ses, 15 at det nye optimum ligger parallelt med optimet i * fig. 6b, men forskudt, som det var at vente, henimod sammensætninger med h0jere omdannelsestemperaturer.

Selv om restitutionsomrâdet er mobilt i CuZnAl-legerin-ger, synes mobiliteten mere begrænset end i CuZnSi-20 -legeringer.

Da de ikke-ældede CuZnAl-pr0ver mistede deres erindringsegenskaber som f0lge af den langsomme opvarmning til 100°C, medens de ældede pr0ver ikke gjorde dette, ses det, at ældningsbehandlingen virker til at 25 bevare restituerbarheden af omdannelsen i det h0jere temperaturomrâde.

De i fig. 3b og 6b valgte ældningsperioder og -betingelser résulterer i, at visse sammensætninger har optimale egenskaber, og at andre ældningstider og 30 -betingelser resulterer i, at andre sammensætninger har de samme eller stort set lignende optimum-egenskaber.

De ældede legeringer i omrâderne, der er begrænset af linierne 40, 60 og 80 i fig. 3b og linien 20 i fig. 6b, er hidtil ukendte produkter og er særlig velegnede til 35 fremgangsmâden if01ge opfindelsen, og opfindelsen om-fatter derfor specielt disse ældede legeringer, for- 0

DK 156254B

20 trinsvis ældet soin beskrevet ovenfor, som hidtil ukendte legeringer. De ikke-ældede legeringer, der er begrænset af linierne 60 og 80 i fig. 3a og lini-erne 20/ 40 og 60 i fig. 6a, er ogsâ hidtil ukendte, og 5 opfindelsen omfatter derfor ogsâ sâdanne legeringer som hidtil ukendte produkter.

Formâlet med dette eksempel har været at vise, hvorledes der kan udvælges en optimum-sammensætning, nâr der er givet et 0nsket sæt egenskaber. De f01gende 10 eksempler vil vise, hvorledes egenskaberne kan ændres til optimering af restitutionsomrâdet i tilfælde af en bestemt fastsat legeringssammensætning. Optimum-omrâdet i dette eksempel kan f.eks. give en for lav duktilitet eller en for lav elektrisk ledningsevne til visse anven-15 delser.

Eksempel 2 I dette eksempel anvendtes en legering, som 20 efter vægt indeholdt 64,5% kobber, 34,5% zink og 1% silicium. Dens basis-A -temperatur var ca. 15-25°C,

S

og normalt var ca. 75% af enhver varmerestitution sket ved 75°C. Et pr0veemne blev varmebehandlet og bratk0let pâ den i eksempel 1 beskrevne mâde og derefter ældet i 26 ca. 5 minutter ved omgivelsestemperatur. Det blev derefter afk01et til under -temperaturen til sin marten-stitiske tilstand, derpâ opvarmet med mellem 0,75 og 10°C/min. til 75°C og derefter afk0let til -50°C, dvs. til under dets M^-temperatur pâ ca. -20°c. Pr0veemnet 30 blev derefter deformeret til meddelelse af en spændings-deformation pâ 8% ved -50°C. Qmkring halvdelen af de-formationsspændingen blev restitueret ved opvarmning til over A^. Restitutionen var 4%, idet ca. 0,8% fandt sted under og 3,2% over 75°C.

35 0 21

DK 156254 B

Eksempel 3-6

Pr0veemner af den samme legering som anvendt i eksempel 2 blev varmebehandlet og bratkplet til 20°C 5 og ældet i 2 d0gn ved 50°C. De blev derefter afk01et til -50°C og deformeret, hvorefter de opvarmedes til 75°C med den samme langsomme hastighed som i eksempel 2 og igen afk0ledes til 20°C. Forskellige pr0ver blev derefter opbevaret i forskellige tidsrum og op-10 varmet med 50-200°C/min. (dvs. hurtigt) til fremkal-delse af en restitution.

Eks. Defor- Restitution Opbev.tid A Restitu- Samlet os nr. mation ved langsom ved 20 C tion ved restitution % opv. til 75 C C hurtig ved hurtig .15 % opv. til opv.

75°C % % 3 7,40 0,95 5 min. 85 0 5,30 4 6,80 1,20 90 min. 86 0 4,40 20 5 7,65 1,60 16 timer 85 0 4,30 6 7,30 1,60 168 timer 86 0 3,60

Af eksemplerne 2-6 ses det, at legeringerne kan deformeres enten f0r eller efter den langsomme opvarm-25 ning.

Eksempel 7

Tre pr0veemner af en legering med en M -tem-_ s 30 peratur pâ -40°C (63,7% Cu, 35,3% Zn, 1% Si) bratk0ledes fra 850°C ved neddypning i vand af +20°C og overfprtes til alkohol af -70°C, og aile prpverne var da marten-sitiske. To pr0ver blev derefter udsat for en deformation pâ 5%, og den ene af disse samt den ikke-deforme-35 rede pr0ve blev opvarmet med 10°C/time (langsom opvarm-ning), medens den anden deformerede pr0ve opvarmedes

DK 156254 B

22 0 med 10°C/min. (hurtig opvarmning). I den ikke-defor-merede, langsomt opvarmede pr0ve skete omdannelsen mel-lem -46 og -32°C, medens omdannelsen i den deformerede, langsomt opvarmede pr0ve ikke begyndte f0r ved +30°C.

5 Pâ dette trin opvarmedes den hurtigt, og 3,7% af defor-mationen restitueredes 0jeblikkelïgt, medens aile 5% de-formation var restitueret ved 80°C. I den deformerede pr0ve, der opvarmedes hurtigt fra -70°C, begyndte re-stitutionen ved ca. -46°C, og hele deformationen var 10 restitueret ved -10°C. Det ses sâledes, at bâde deformation og opvarmningshastighed pâvirker A -tempera-turen.

Eksempel 8 . 15

Der anvendtes en kobber/zink-legering indehol-dende 1% silicium og med en basis-M -temperatur pâ 0°C, en As-temperatur pâ -10°C og en A^-temperatur pâ +12°C.

Et pr0veemne bratk01edes fra 850°C ved neddyp-20 ning i vand af 20°C og overf0rtes derefter til alko-hol af -40°C og deformeredes 4%. Pr0ven blev derefter opvarmet langsomt til +40°C, og der skete ingen restitution. Pr0ven blev derefter k0let igen til -40°C og hurtigt genopvarmet til +40°C. Der skete ingen resti-25 tution af deformation ved den hurtige genopvarmning, og til hidf0ring af restitution opvarmedes pr0ven til over +40°C.

Efter restituering afk0ledes pr0ven igen til -40°C og deformeredes, hvorefter den opvarmedes hur-30 tigt. Restitutionen var fuldstændig ved 20°C i over-ensstemmelse med den oprindelige A^-temperatur pâ 12°C.

Eksempel 9 35 16 pr0veemner af en legering med 80,8 vægt% Cu, Ο

DK 156254B

23 10,5 vægt% Al, 8,7 vægt% Mn blev p-gl0det ved 800 eller 900°C i 3 eller 6 minutter og derefter bratk0-let i vand af stuetemperatur. Halvdelen af pr0veem-nerne ældedes i 10 minutter ved 100°C, medens de 0vrige 5 ikke ældedes. Aile pr0verne blev deformeret ved b0j-ning ved -79°C til en ydre fiber-deformation pâ 6%, hvorefter spændingen fjernedes. Halvdelen af pr0verne opvarmedes til 100°C med 0,25°C/min., k01edes til stuetemperatur og opvarmedes derefter hurtigt til 200°C.

10 Den anden halvdel blev opvarmet hurtigt til 100°C, k01et til stuetemperatur og derefter opvarmet hurtigt til 200°C. Hastigheden for den hurtige opvarmning var mere end 100OC/min. En analyse af den deformation, som blev restitueret under den hurtige opvarmning til 200°C, 15 som funktion af de regulerede variable viste, at ter-mi sk prækonditionering i kendelig grad for0ger den mængde restitution, som sker over 100°C. For denne specielle legering viste en statistisk analyse, at æld-ning ikke havde nogen virkning.

20 Gennemsnitsvirkninger;

Procent deformation restitueret over 100°C:

Hurtig opvarmet 0,39%

Prækonditioneret 1,89%.

Dette fors0g gentoges med en legering indehol-25 dende 80,49 vægt% Cu, 10,5 vægt% Al og 9,01 vægt% Mn.

Analyse af den deformation, som blev restitueret under hurtig opvarmning til 200°C, som funktion af de regulerede variable viste betydningen af ældning vs. ingen ældning og ikke-prækonditioneret vs. prækonditioneret.

30 Gennémsnitlige virkninger:

Procent deformation restitueret over 100°C:

Ikke-ældet 1,00, hurtig opvarmet 0,15, ældet 0,36, prækonditioneret 1,21.

35 24

DK 156254B

Ο

Eksempel 10

Pr0veemner af en legering indeholdende 79/2 vægt% Cu, 10/0 vægt% Al og 10/8 vægt% Mn blev 5 3-gl0det ved 550°C i 5 minutter og bratk0ledes i vand af 20°C. Som résultat af denne behandling havde lege-ringen en M pâ -20°C. Pr0veemnerne blev derefter enten ældet i 5 minutter eller 1 time ved 50°C og derefter k0let til -30°C, eller k0let til -30°C umiddelbart 10 efter vand-bratk0lingen uden ældning. Aile pr0verne blev déformeret 4% under trækspænding ved -30°C/ og spændingen ophævedes.

Halvdelen af pr0verne blev straks opvarmet med meget h0j hastighed ved neddypning i væsker af 20, 40, 15 100 og 200°C/ og den trinvis voksende grad af deforma tion, der restitueredes som résultat af hver neddypning, noteredes.

De 0vrige pr0veemner blev indledningsvis lang-somt opvarmet med 6°C/min. til 40°C, hvorefter de gen-20 k01edes til -30°C og opvarmedes hurtigt til 40°C, hvor-efter de genk01edes til -30°C og opvarmedes hurtigt som for det f0rste sæt pr0veemner. Resultaterne er anf0rt i nedenstâende tabel.

25 30 35 0 25

DK 156254 B

Tabel Ældning Restitution_

Resul- Deform. temp. tid Opvarmningshast. ved 40°C over 40°C

_ tat (%) (% delbrm.) (% deform.) 0 1. 3,8 ikke-ældet hurtig 1,4 2,1 6°C/min. til 40°C, 0 - 2. 3,3 ikke-ældet genk0let og 0,3 1,2 hurtig opv.

10 3. 3f2 50°C 5 min. hurtig 3,1 0 6°c/min. til 40°C, 0,3 - 4. 3,7 50°C 5 min. genk0let og 0,3 2,8 hurtig opv.

5. 3,6 50°C 1 t. hurtig 3,35 0 15 6°C/min. til 40°C, 2,5 6. 3m4 50°C 1 t. genk0let og 2,5 - hurtig opv. 0,3 0,1

Ser man f0rst pâ de pr0ver, som opvarmedes hur-20 tigt straks efter deformationen, var restitutionen fuld-stændig ved 40°C i de pr0ver, der var ældet i 5 minutter og i 1 time, men i den ikke-ældede pr0ve skete det meste af restitutionen ved over 40°C. I de pr0ver, der indledningsvis opvarmedes med 6°C/min. til 40°C, skete 25 der ingen restitution ved 40°C i denne f0rste opvarm-ningscyklus i de ikke-ældede pr0ver, og de pr0ver, der var ældet i 5 minutter ved 50°C, men efter gen-afk01ing og hurtig opvarmning igen skete det meste af restitutionen ved over 40°C. Den pr0ve, som var ældet i 30 1 time ved 50°C, viste næsten fuldstændig restitution ved den indledende opvarmningscyklus med 6°C/min. til 40°C.

Disse iagttagelser viser, at ældning kan ned-sætte A -værdien, da der i ikke-ældede pr0ver skete en b 35 kendelig restitution over 40°C uden prækonditionering (se resultaterne 1, 3 og 5), men den grad af varme- Ο 26

DK 156254B

restituerbar deformation, der fâs, nâr et pr0veemne prækonditioneres termisk, forbedres ved ældning (se resultaterne 2 og 4). Ældning pâvirker ogsâ den til termisk prækonditionering n0dvendige hastighed for den 5 langsomme opvarmning. For en pr0ve, der kun var ældet i 5 minutter ved 50°C, var sâledes 6°C/min. en "langsom" opvarmningshastighed, da der kun var lidt restitution f0r 40°C (se résultat 4), medens for en pr0ve, der var ældet i 1 time ved 50°C, en opvarmningshastighed pâ 10 6°c/min. mâtte betegnes som en "hurtig" opvarmning, da det meste af den varmerestituerbare deformation gen-vandtes under fors0get pâ prækonditionering. Den sam-lede virkning af disse resultater viser, at for en given legering kan der findes en optimal ældningsbehandling, 15 men en behandling, som let kan bestemmes af fagfolk, f0r den termiske prækonditionering.

I den foregâende beskrivelse af opfindelsen er der blevet lagt særlig vægt pâ form-erindring og simpel restitution. André modifikationer, der er gjort 20 mulige gennem opfindelsen, omfatter imidlertid en sâdan teknik som hurtig opvarmning til meddelelse af partiel restitution, efterfulgt af en langsom opvarmning til etablering af et ved forh0jet temperatur be-liggende restitutions-omrâde, efterfulgt af k0ling til 25 omrâdet for lavtemperaturstrukturen og derefter gen--deformation. Dette giver et produkt, som ved hurtig opvarmning restitueres i to trin, hvoraf det ene er det sædvanlige omrâde for begyndelsen af restitution ved hurtig opvarmning, medens det andet begynder ved 30 det forh0jede restitutionsomrâde. Denne teknik kan gen-tages flere gange efterfulgt af langsomme opvarmnings-trin til opnâelse af en mangfoldighed af restitutions-omrâder. Pâ lignende mâde kan den specifikke modstand bringes til at variere trinvis ved opvarmning.

35 Fremgangsmâden if01ge opfindelsen kan anven- des som en metode til forskydning af omrâdet for lav- Ο 27

DK 156254B

temperaturstrukturen mod h0jere temperaturer, og dette kan give legeringer med h0j udmattelsesmodstand mod spændinger pâ ca. 10%, gode dæmpningsegenskaber, usæd-vanlig farve eller hvilke som helst andre egenskaber, 5 der ledsager lavtemperaturstrukturen.

10 15 20 25 30 35

Claims (3)

0 DK 156254 B Patentkra v._

1. Fremgangsmâde til fremstilling af en varme-restituerbar genstand af et metalmateriale, der 5 kan undergâ reversibel omdannelse mellem en austeni-tisk og en martensitisk tilstand, kendeteg-n e t ved, at man til udvidelse af metalmaterialets hysteresekurve, som defineres af M^-, Mg-, A^- og A -temperaturerne, opvarmer genstanden af metalmateri-10 alet i den martensitiske tilstand langsomt til en tem-peratur over A -temperaturen, sâledes at materialet fâr en forh0jet A -temperatur, i det f0lgende betegnet A -temperaturen, afslutter den langsomme opvarmning .S Θ ved at afk0le eller ved at holde genstanden ved en tem-15 peratur, til hvilken den er opvarmet langsomt, og de-formerer genstanden, medens materialet befinder sig i den martensitiske tilstand, sâledes at det bliver varme--restituerbart.

2. Fremgangsmâde if0lge krav 1, kendeteg-20 net ved, at genstanden deformeres f0r den langsomme opvarmning.

3. Fremgangsmâde if0lge krav 1, k e n d e - t e g n e t ved, at genstanden afk0les til en tempera- tur under A og derefter deformeres. se 3 25 30 35