RO127409A2 - Aliaj cu memoria formei fe-mn-si-ni-cr şi procedeu de obţinere - Google Patents
Aliaj cu memoria formei fe-mn-si-ni-cr şi procedeu de obţinere Download PDFInfo
- Publication number
- RO127409A2 RO127409A2 ROA201000927A RO201000927A RO127409A2 RO 127409 A2 RO127409 A2 RO 127409A2 RO A201000927 A ROA201000927 A RO A201000927A RO 201000927 A RO201000927 A RO 201000927A RO 127409 A2 RO127409 A2 RO 127409A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- alloy
- temperature
- plastic deformation
- shape memory
- melting
- Prior art date
Links
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002551 Fe-Mn Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000010193 dilatometric analysis Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002593 Fe-Ti Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018643 Mn—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 [1] Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la un aliaj cu memoria formei Fe-Mn-Si-Cr-Ni, utilizat pentru cuplaje de ţevi sau actuatori. Aliajul conform invenţiei are următoarea compoziţie chimică, exprimată în procente masice: 13...25% Mn, 2,5...4% Si, 3...4% Cr, 1.5...2% Ni, 0,1...0,6% C, 0,2...1% Cu, 0,05...0,2% Nb, 0,05...0,1% Ti, 0,05...0,1% V, maximum 0,3% impurităţi şi restul Fe, aliajul având suma concentraţiei elementelor Mn, Si, Cr, Ni şi C de o valoare X = % Mn + % Si + % Cr + % Ni + C = 18...28, iar raportul % Cr/ % Ni = 2. Procedeul conform invenţiei constă în elaborarea într-un cuptor electric cu inducţie, în creuzet neutru pe bază de trioxid de aluminiu, turnare în forme metalice protejate cu vopsea refractară, asigurând o viteză maximă de răcire de 50° C/min, recoacere de omogenizare la 1100°C, călire de la 1000°C în apă şi în final deformare plastică prin laminare la 1000°C, cu grad de reducere de 15%, până la grosimi de minimum 0,25 mm, forma caldă rezultă după procesul de deformare plastică la cald sau este imprimată prin menţinere în stare constrânsă la temperatura de 900°C.
Description
Invenția se referă la un aliaj Fe-Mn-Si-Ni-Cr, cu efect de memoria formei și procedeu de obținere a acestui aliaj, utilizat pentru cuplaje de țevi și actuatori termici sau electrici.
Sunt cunoscute diferite aliaje cu memoria formei din sistemul Fe-Mn cum ar fi: Feți 5,9-30%)Mn, [1], Fe 30 Mn-6 Si,[2], Fe(20-40%)Mn-(3,5-8%)Si [3]: Fe-28% Mn-6 %Si-5 %Cr și Fe-14% Mn-5 % Si(9-5) %Cr ,Ni,[4], la care efectul de memoria formei se obține printr-un tratament termo-mecanic de educare. Aliajele Fe-Mn-Si, cunoscute se caracterizează printr-o concentrație mai mare de 4% Si și în scopul îmbunătățirii rezistenței la coroziune sunt aliate cu Cr și Ni în concentrații mai mari de 5%.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în obținerea unui aliaj cu efect de memoria formei din sistemul Fe-Mn cu conținut mic de Si, Cr, Ni, cu efect de memoria formei în domeniul de temperaturi 40-150 °C, ce se obține fără educare termomecanică și care posedă o bună rezistență la coroziune.
Invenția constă în obținerea unui aliaj cu memoria formei cu următoarea compoziție chimică exprimată în procente masice: (13-25%)Mn, (2,5-4%)Si, (3-4%)Cr, (l,5-2%)Ni, (0.1 0.6%)C, (0.2-l%)Cu, (0,05-0,2 %)Nb, (0,05-0,1 %)Ti, (0,05-0,1 %)V, maximum 0,3% alte elemente (impurități), rest Fe, aliaj la care suma concentrației elementelor Mn, Si, Cr, C, respectă o valoare X cuprinsă în intervalul (18-28) este definită prin următoarea expresie:
X=%Mn+%Si+%Cr+%Ni+%C, iar raportul %Cr/%Ni = 2 și un procedeu de obținere constând în elaborare în cuptor electric cu inducție, în creuzet neutru pe bază de trioxid de aluminiu, turnare în forme metalice protejate cu vopsea refractară asigurând o viteza maximă de răcire de 50°C/min, recoacere de omogenizare la 1100°C, călire de la 1000 °C în apă și în final deformare plastică prin laminare la 1000 °C cu grade de reducere de 15%, până la grosimi de minimum 0.25 mm, forma caldă rezultă după procesul de deformare plastică la cald, sau este imprimată prin menținere în stare constrânsă la temperatura de 900 °C, efectul de memorie manifestându-se la primul ciclu termo-mecanic, fără a fi necesar tratament termic de educare.
Invenția prezintă următoarele avantaje:
- Compoziția chimică determină mecanismul microscopic al efectului de memorie care este bazat pe retransformarea în austenită, în timpul încălzirii, a martensitei a indusă prin deformare și nu prin retransformarea martensitei e ca în cazul aliajelor cunoscute;
^-2010-00927-Ο 4 -10- 2010
- Aliajul permite obținerea unor elemente de prindere fixare (cuplaje) care asigură creșterea forței de strângere atât în timpul încălzirii, prin fenomenul de revenire reținută cât și în timpul răcirii, prin contracția martensitei a.;
- Efectul de memorie se obține fără educare termomecanică;
- Aliajul posedă concentrații reduse de Si, Cr și Ni, în condițiile menținerii unei bune rezistențe la coroziune;
- Utilizarea unui procedeu ce nu necesită instalații specializate și tratamente termice complexe, rezultând un aliaj cu preț de cost scăzut;
Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției.
Aliajul conform invenției se elaborează în cuptoare cu inducție. încărcătura metalică constând din:
- Fe, Mn, Ni, Cr, Si cu o concentrație de minimum 99,5%;
- Feroaliaje Fe-Ti, Fe-Nb, Fe-V;
- Componentele metalice ale încărcăturii pot fi utilizate și sub forma de prealiaje cu concentrații de maximum 0,5% impurități inclusiv C;
Procedeul de elaborare a aliajului este prin topire, fără oxidare, în atmosferă neutră, constând într-o primă etapă în topirea componentelor metalice, Fe, Mn, Ni, Cr, dispuse într-o încărcătură compactă și distribuite omogen, după topire urmând alierea cu Si la circa 1550°C și aliere înainte de evacuare cu prealiaje pe bază de Ti, V și Nb; corecția compoziției se face prin diluție sau adaos în funcție de rezultatul compoziției determinate înainte de evacuarea aliajului.
Alierea cu mangan are acțiune austenitizantă și facilitează formarea martensitei e indusă prin tensiune dar scade rezistența la coroziune și micșorează prelucrabilitatea fiind limitat la maxim 25%.
Alierea cu siliciu, element feritizant, favorizează apariția martensitei e dar determină la recoacere apariția feritei δ, afectând negativ efectul de memorie și mai ales scade drastic deformabilitatea plastica la cald motiv pentru care este limitat la 4%.
Cromul conferă rezistenta la coroziune și favorizează formarea fazei a, dar micșorează deformabilitatea plastică la rece limitând valoarea deformației pentru imprimarea formei reci și în consecința amplitudinea revenirii prin efect de memoria formei, motiv pentru care este limitat la 4%.
Alierea cu nichel are efect austenitizant și anticoroziv dar este limitata la o valoare de 2% datorita influentei negative similare cu cea a cromului asupra deformabilității la imprimarea formei reci.
^“2010-00927
Ο 4 -10- 2010
Carbonul este un element puternic austenitizant previne formarea feritei <5 la tratamentul de recoacere, având un rol util pentru îmbunătățirea efectului de memoria formei însă datorită acțiunii fragilizante trebuie să fie de maxim 0,6% .
Cu este introdus în scopul îmbunătățirii rezistenței la coroziune și pentru prevenirea formarii feritei δ,dar este limitat la 1 % deoarece scade deformabilitatea la cald.
Alierea cu elementele Ti, V și Nb se practica pentru o buna rezistența la coroziune a oțelului deoarece au rolul de a preveni formarea carburii de Cr cât și pentru îmbunătățirea prelucrabilității în timpul ciclurilor de deformare plastică la cald și evitarea formării fisurilor.
Turnarea aliajului se execută respectând o viteză maximă de răcire de 50 °C/min. în condițiile menționate anterior s-au elaborat într-un cuptor de medie frecvență, cu capacitatea de 2 kg, 4 șarje a căror compoziții chimice sunt prezentate în tabelul 1.
Din fiecare șarja s-au turnat în forme metalice vopsite refractar epruvete cilindrice φ 10x100 mm, temperatura de turnare fiind de 1550°C.
Tabelul 1
| Șarja | Compoziția chimică, % (masice) | Valoarea X | |||||||||||
| Mn | Si | Cr | Ni | C | Cu | Ti | Nb | V | N | Alte elemente | Fe | ||
| 1 | 13,4 | 3,9 | 3 | 1,5 | 0,6 | 1 | 0,01 | 0,2 | 0,1 | 0,01 | 0,2 | rest | 18 |
| 2 | 25 | 2,5 | 4 | 2 | 0,15 | 0,5 | 0,05 | 0,1 | 0,05 | 0,01 | 0,3 | rest | 27,6 |
| 3 | 23,3 | 2,8 | 3,1 | 1,6 | 0,24 | 0,6 | 0,01 | 0,05 | 0,05 | 0,02 | 0,25 | rest | 26.3 |
| 4 | 13,9 | 4 | 3,34 | 1,6 | 0,58 | 0,12 | 0,08 | 0,15 | 0,1 | 0,01 | 0,2 | rest | 18,48 |
Semifabricatele turnate se supun unui tratament termic de recoacere de omogenizare la 1100°C, călire de la 1000 °C în apă și în final deformare plastică prin laminare la 1000 °C cu grade de reducere de 15%, până la grosimi de minimum 0,25mm.
Efectul de memorie a formei a fost pus în evidență prin observație directă utilizând un element de tip arc elicoidal obținut din banda laminată (șarja 3). în figura 1 sunt prezentate 10 secvențe ce ilustrează prezența efectului de memorie manifestat prin despiralarea verticală a arcului într-un interval de 9 secunde sub influența creșterii temperaturii.
în figura 2, care reprezintă despiralarea verticală la creșterea temperaturii unui element lamelar obținut din aliajul 3, este evidențiat efectul de memorie cu revenire liberă, temperaturile critice de transformare fiind determinate prin analiza dilatometrică (DIL) și prin analiza mecanică dinamică (DMA).
Claims (4)
- REVENDICĂRI1. Aliaj Fe-Mn-Si-Ni-Cr,cu efect de memoria formei în domeniul de temperaturi 40150 °C (forma caldă), rezistent la coroziune, caracterizat prin aceea ca are compoziția chimică exprimată în procente masice (13-25%)Mn, (2,5-4%)Si, (3-4%)Cr, (1,5-2 %), Ni,(0.1-0.6%)C, (0.2-1 %)Cu, (0,05-0,2%)Nb, (0,05-0,1 %)Ti, (0,05-0,1 %)V, maximum 0,3% alte elemente (impurități), rest Fe, aliaj la care suma concentrației elementelor Mn, Si, Cr, C, respectă o valoare X cuprinsă în intervalul (18-28) este definită prin următoarea expresie:X=%Mn+%Si+%Cr+%Ni+%C, iar raportul %Cr/%Ni = 2.
- 2. Procedeu de obținere constând în elaborare în cuptor electric cu inducție, în creuzet neutru pe bază de trioxid de aluminiu, caracterizat prin aceea ca topirea se execută, tară oxidare, în atmosferă neutră, constând într-o primă etapă în topirea componentelor metalice, Fe, Mn, Ni, Cr, dispuse într-o încărcătură compactă și distribuite omogen, după topire urmând alierea cu Si la circa 1550°C și aliere înainte de evacuare cu prealiaje pe bază de Ti, V și Nb; turnarea se execută în forme metalice protejate cu vopsea refractară asigurând o viteză maximă de răcire de 50°C/min, după care se execută recoacere de omogenizare la 1100°C, călire de la 1000 °C în apă și în final deformare plastică prin laminare la 1000 °C cu grade de reducere succesive de 15%, până la grosimi de minimum 0,25 mm, forma caldă rezultă după procesul de deformare plastică la cald, sau este imprimată prin menținere în stare constrânsă la temperatura de 900 °C.
- 3. Compoziția chimică a aliajului determină un mecanism microscopic al efectului de memorie bazat pe retransformarea în austenită, în timpul încălzirii, a martensitei a indusă prin deformare.
- 4. Aliajul este caracterizat prin aceea că datorită contracția martensitei a asigură forțe de strângere atât la răcire, cât și la încălzire, prin fenomenul de revenire reținută.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201000927A RO127409B1 (ro) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | Aliaj cu memoria formei tip fe-mn-si-ni-cr şi procedeu de obţinere a acestuia |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201000927A RO127409B1 (ro) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | Aliaj cu memoria formei tip fe-mn-si-ni-cr şi procedeu de obţinere a acestuia |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO127409A2 true RO127409A2 (ro) | 2012-05-30 |
| RO127409B1 RO127409B1 (ro) | 2014-11-28 |
Family
ID=46160466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201000927A RO127409B1 (ro) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | Aliaj cu memoria formei tip fe-mn-si-ni-cr şi procedeu de obţinere a acestuia |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO127409B1 (ro) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020108754A1 (de) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Flachprodukt aus einem eisenbasierten formgedächtniswerkstoff |
-
2010
- 2010-10-04 RO ROA201000927A patent/RO127409B1/ro unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020108754A1 (de) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Flachprodukt aus einem eisenbasierten formgedächtniswerkstoff |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO127409B1 (ro) | 2014-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107988550B (zh) | 一种压水堆核电站压力容器支承用钢及其制造方法 | |
| JP6234845B2 (ja) | 焼付け硬化性と曲げ性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板 | |
| CN102712978B (zh) | 加工性和点焊性优良的高强度热镀锌钢板及其制造方法 | |
| CN101812647A (zh) | 一种双相不锈钢及其制造方法 | |
| CN103820729A (zh) | 一种钛强化高钴马氏体时效耐蚀超高强度钢及制备方法 | |
| KR20160025031A (ko) | 지연 균열에 대한 내성이 있는 스테인리스 강 및 그의 제조 방법 | |
| CN102634739A (zh) | 抗腐蚀不锈钢及其制造工艺 | |
| CN101348884A (zh) | 一种440MPa含铌高强IF钢及其制备方法 | |
| CN102605262A (zh) | 一种铁素体不锈钢及其制造方法 | |
| CN109355478B (zh) | 提高高温抗氧化性能的b444m2型铁素体不锈钢及其制备方法 | |
| CN106460113A (zh) | 铁素体系不锈钢 | |
| CN105506489A (zh) | 一种抗高温氧化的铁素体耐热不锈钢及其制造方法 | |
| CN102719737B (zh) | 屈服强度460MPa级正火高强韧钢板及其制造方法 | |
| CN110408861A (zh) | 一种具较低Mn含量的冷轧高强塑积中锰钢及其制备方法 | |
| CN102943211B (zh) | 一种高碳马氏体不锈钢带的制造方法 | |
| CN102747301B (zh) | 一种高强度不锈钢冷轧板带及其制造方法 | |
| CN102690938A (zh) | 一种低碳Fe-Mn-Al-Si系TWIP钢中试生产方法 | |
| CN107675104A (zh) | 铸钢、铸钢的制备方法及其应用 | |
| CN113957358B (zh) | 抗拉强度大于2200MPa高强度热成形钢基板及制备方法 | |
| CN104250708A (zh) | 一种食品接触用铁素体不锈钢及其制备方法 | |
| EP2785889A1 (en) | High silicon bearing dual phase steels with improved ductility | |
| JP5845527B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼製携帯型電子機器外装部材およびその製造方法 | |
| CN105586536B (zh) | 一种高强度高韧性层状组织低碳马氏体钢的制备方法 | |
| CN107746930A (zh) | 一种抗氧化铁素体不锈钢合金材料及其制备方法 | |
| RO127409A2 (ro) | Aliaj cu memoria formei fe-mn-si-ni-cr şi procedeu de obţinere |