RO127409B1 - Aliaj cu memoria formei tip fe-mn-si-ni-cr şi procedeu de obţinere a acestuia - Google Patents

Aliaj cu memoria formei tip fe-mn-si-ni-cr şi procedeu de obţinere a acestuia Download PDF

Info

Publication number
RO127409B1
RO127409B1 ROA201000927A RO201000927A RO127409B1 RO 127409 B1 RO127409 B1 RO 127409B1 RO A201000927 A ROA201000927 A RO A201000927A RO 201000927 A RO201000927 A RO 201000927A RO 127409 B1 RO127409 B1 RO 127409B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
alloy
shape memory
plastic deformation
temperature
memory effect
Prior art date
Application number
ROA201000927A
Other languages
English (en)
Other versions
RO127409A2 (ro
Inventor
Sergiu Stanciu
Leandru Gheorghe Bujoreanu
Original Assignee
Universitatea Tehnică ''gheorghe Asachi'' Din Iaşi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitatea Tehnică ''gheorghe Asachi'' Din Iaşi filed Critical Universitatea Tehnică ''gheorghe Asachi'' Din Iaşi
Priority to ROA201000927A priority Critical patent/RO127409B1/ro
Publication of RO127409A2 publication Critical patent/RO127409A2/ro
Publication of RO127409B1 publication Critical patent/RO127409B1/ro

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

Invenția se referă la un aliaj Fe-Mn-Si-Ni-Cr, cu efect de memorie a formei, utilizat pentru cuplaje de țevi și actuatori termici sau electrici, și la un procedeu de obținere a acestui aliaj.
Sunt cunoscute diferite aliaje cu memoria formei din sistemul Fe-Mn, cum ar fi: Fe-(15,9...30%)Mn, [1], Fe 30 Mn-6 Si, [2], Fe(20...40%)Mn-(3,5...8%)Si, [3]: Fe-28% Mn-6%, Si-5%, Crși Fe-14%, Mn-5% Si(9...5)%Cr, Ni, [4], la care efectul de memorie a formei se obține printr-un tratament termomecanic 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%.
Mai sunt cunoscute procedee de producere a unor aliaje cu memorie a formei, tip Fe-CrSi-Ni-Mn precum cel prezentat în documentul JPH 02221321 A, care pentru producerea unui aliaj cu memorie a formei cu 5...20% Cr, 3...8% Si, 0,1...14,8% Mn, 0,1...20% Ni, 0,1...30% Co, 0,1...3% Cu și 0,001...0,4% N, în rest, Fe, după topirea componentelor metalice și formarea aliajului, realizează deformarea plastică la cald a acestuia și recoacerea de omogenizare la peste 900°C.
De asemenea, documentul JPS 63223137 A prezintă un aliaj cu memoria formei cu Ni și Fe, având și alte elemente de aliere: Al, Mn, Cr, și un procedeu de obținere a acestuia prin călire de punere în soluție de la circa 1000°C, pentru îmbunătățirea prelucrării de deformare plastică.
Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, constă în obținerea unui aliaj cu efect de memorie a formei din sistemul Fe-Mn, cu conținut mic de Si, Cr, Ni, cu efect de memorie a formei, în domeniul de temperaturi de până la 150°C, fără educare termomecanică și o bună rezistență la coroziune.
Aliajul cu memoria formei, tip Fe-Mn-Si-Ni-Cr, conform invenției, rezolvă această problemă tehnică, prin aceea că are compoziția chimică, exprimată în procente masice, constituită din: 13...25% Mn, 2,5...4% Si, 3...4% Cr, 1,5...2% Ni, 0,1...0.6% C, 0,2...2% Cu, 0,05...0,2% Nb, 0,05...0,1% Ti, 0,05...0,1% V, maximum 0,3% alte elemente (impurități), în rest, Fe, aliaj la care suma concentrației elementelor Mn, Si, Cr și C respectă o valoare X, cuprinsă în intervalul 18...28, definită prin expresia: X=%Mn+%Si+%Cr+%Ni+%C, cu raportul %Cr/%Ni = 2, ceea ce îi conferă efect de memorie a formei în domeniul termic de 4O...15O°C și proprietăți de rezistență la coroziune.
Procedeul de obținere a aliajului, conform invenției, constă în elaborarea prin topirea componentelor metalice în cuptor electric cu inducție, 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 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 termomecanic, 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;
- 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;
- procedeul de obținere a aliajului nu necesită instalații specializate și tratamente termice complexe, rezultând un aliaj cu preț de cost scăzut.
RO 127409 Β1
Invenția este prezentată pe larg, în continuare, printr-un exemplu de realizare a invenției, 1 în legătură și cu figura, care prezintă 10 secvențe ce ilustrează prezența efectului de memorie, manifestat prin despiralarea verticală a arcului, într-un interval de 9 sec, sub influența creșterii 3 temperaturii.
Aliajul tip Fe-Mn-Si-Ni-Cr este obținut cu efect de memorie a formei, în domeniul de 5 temperaturi: 4O...15O°C și are compoziția chimică, în procente masice, constituită din: 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% 7
Ti, 0,05...0,1% V, maximum 0,3% impurități din alte elemente și, în rest, Fe, suma concentrației elementelor: Mn, Si, Cr, C având o valoare X, cuprinsă în intervalul 18...28 și fiind definită prin 9 expresia:
X = %Mn +%Si +%Cr +%Ni +%C și %Cr/%Ni = 2. 11
Procedeul de obținere a aliajului este realizat prin topirea componentelor metalice în 13 atmosferă neutră, în cuptor electric cu inducție, în creuzet neutru pe bază de trioxid de aluminiu, laminare la cald și recoacere de omogenizare după solidificare, într-o primă etapă, fiind realizată 15 topirea componentelor metalice: Fe, Mn, Ni, Cr, distribuite omogen într-o încărcătură compactă, aliajul lichid fiind aliat cu Si la circa 1550°C și apoi cu prealiaje pe bază de Ti, V și Nb, înainte 17 de evacuare, turnarea aliajului fiind executată în forme metalice protejate cu vopsea refractară, asigurând o viteză maximă de răcire de 50°C/min. Recoacerea de omogenizare este realizată 19 la 1100°C și este urmată de călire de la 1000°C, în apă, iar deformarea plastică este realizată prin laminare la 1000°C, cu grade de reducere succesive de 15%, până la grosimi de minimum 21 0,25 mm.
Aliajul conform invenției se elaborează în cuptoare cu inducție, încărcătura metalică 23 constând din:
- Fe, Mn, Ni, Cr, Si, cu o concentrație de minimum 99,5%; 25
- feroaliaje Fe-Ti, Fe-Nb și Fe-V;
- componentele metalice ale încărcăturii pot fi utilizate și sub formă de prealiaje cu 27 concentrații de maximum 0,5% impurități, inclusiv C.
Procedeul de elaborare a aliajului este prin topire, rar oxidare, în atmosferă neutră, 29 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, 31 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 33 aliajului.
Alierea cu mangan are acțiune austenitizantă și facilitează formarea martensitei e, 35 indusă prin tensiune, dar scade rezistența la coroziune și micșorează prelucrabilitatea, fiind limitată la maximum 25%. 37
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 39 deformabilitatea plastică la cald, motiv pentru care este limitat la 4%.
Cromul conferă rezistență la coroziune și favorizează formarea fazei a, dar micșorează 41 deformabilitatea plastică la rece, limitând valoarea deformației, pentru imprimarea formei reci și, în consecință, și amplitudinea revenirii prin efect de memorie a formei, motiv pentru care 43 conținutul de Cr este limitat la 4%.
Alierea cu nichel are efect austenitizant și anticorosiv, dar conținutul de Ni este limitat 45 la o valoare de 2%, datorită influenței negative, similară cu cea a cromului, asupra deformabilității la imprimarea formei reci. 47
Carbonul este un element puternic austenitizant, ce previne formarea feritei δ, la tratamentul de recoacere, având un rol util pentru îmbunătățirea efectului de memorie a formei, 49 însă, datorită acțiunii fragilizante, trebuie să fie de maximum 0,6%.
RO 127409 Β1
Cu este introdus în scopul îmbunătățirii rezistenței la coroziune și pentru prevenirea formării feritei δ, dar este limitat la 1%, deoarece scade deformabilitatea la cald.
Alierea cu elementele Ti, V și Nb se practică pentru o bună rezistență la coroziune a oțelului, deoarece acestea 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, patru șarje ale căror compoziții chimice sunt prezentate în tabel.
Din fiecare șarjă, s-au turnat, în forme metalice vopsite refractar, epruvete cilindrice 10 x 100 mm, temperatura de turnare fiind de 1550°C.
Tabel
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, 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 0,25 mm.
Efectul de memorie a formei a fost pus în evidență prin observație directă, utilizând un element de tip arc elicoidal, obținut din bandă laminată (șarja 3). în figură, sunt prezentate 10 secvențe ce ilustrează prezența efectului de memorie, manifestat prin despiralarea verticală a arcului, într-un interval de 9 sec, sub influența creșterii temperaturii.
Despiralarea verticală are loc la creșterea temperaturii unui element lamelar, obținut din aliajul 3, fiind evidențiat efectul de memorie cu revenire liberă, temperaturile critice de transformare fiind determinate prin analiza dilatometrică (DIL) și prin analiza mecanică dinamică (DMA).
RO 127409 Β1

Claims (4)

  1. Revendicări 1
    1. Aliaj tip Fe-Mn-Si-Ni-Cr cu efect de memorie a formei, obținută în domeniul de tempe- 3 râturi 4O...15O°C, cu conținut mic de Si, Cr, Ni și Cu, rezistent la coroziune, caracterizat prin aceea că are compoziția chimică, în procente masice, constituită din: 13...25% Mn, 2,5...4% Si, 5
    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% impurități din alte elemente și, în rest, Fe, suma concentrației elementelor: 7
    Mn, Si, Cr, C având o valoare X, cuprinsă în intervalul 18...28 și fiind definită prin expresia:
    X= %Mn +%Si +%Cr+%Ni +%C și %Cr/%Ni = 2
  2. 2. Procedeu de obținere a unui aliaj cu memoria formei, tip Fe-Mn-Si-Cr-Ni, realizat prin topirea componentelor metalice în atmosferă neutră, în cuptor electric cu inducție, în creuzet 13 neutru pe bază de trioxid de aluminiu, laminare la cald și recoacere de omogenizare după solidificare, caracterizat prin aceea că, într-o primă etapă, este realizată topirea compo- 15 nentelor metalice: Fe, Mn, Ni, Cr, distribuite omogen într-o încărcătură compactă, aliajul lichid fiind aliat cu Si, la circa 1550°C și apoi cu prealiaje pe bază de Ti, V și Nb, înainte de evacuare, 17 turnarea aliajului fiind executată în forme metalice protejate cu vopsea refractară, asigurând o viteză maximă de răcire de 50°C/min, recoacerea de omogenizare fiind realizată la 1100°C și 19 fiind urmată de călire de la 1000°C, în apă, iar deformarea plastică fiind realizată prin laminare la 1000°C, cu grade de reducere succesive de 15%, până la grosimi de minimum 0,25 mm. 21
  3. 3. Procedeu conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că forma caldă cu efect de memorie a formei este obținută după deformare plastică la cald. 23
  4. 4. Procedeu conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că forma caldă cu efect de memorie a formei este obținută prin menținere în stare constrânsă, la temperatura de 900°C. 25
ROA201000927A 2010-10-04 2010-10-04 Aliaj cu memoria formei tip fe-mn-si-ni-cr şi procedeu de obţinere a acestuia RO127409B1 (ro)

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 RO127409A2 (ro) 2012-05-30
RO127409B1 true 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)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RO127409A2 (ro) 2012-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101812647B (zh) 一种双相不锈钢及其制造方法
CN103540845B (zh) 屈服强度为330MPa级的热轧薄板搪瓷钢及制造方法
CN107988550B (zh) 一种压水堆核电站压力容器支承用钢及其制造方法
CN103194687B (zh) 一种低温用低合金高强铸钢及其制备方法
CN101717896B (zh) 高强韧冷作模具钢及其制备方法
CN109957707B (zh) 一种1000MPa级紧固件用耐候冷镦钢盘条及其生产方法
CN102409235A (zh) 高强度冷轧相变诱导塑性钢板及其制备方法
CN103447348A (zh) 一种不锈钢线材的制造方法
CN107254642A (zh) 一种马氏体时效不锈钢及其制备方法
CN101348883A (zh) 一种铌和钛复合添加的超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法
KR20160025031A (ko) 지연 균열에 대한 내성이 있는 스테인리스 강 및 그의 제조 방법
CN101586217B (zh) 一种低成本超高强韧马氏体钢及其制造方法
CN102634739A (zh) 抗腐蚀不锈钢及其制造工艺
CN102242322A (zh) 一种改进型40CrNiMo钢及其制备方法
CN101580916A (zh) 一种高强度高塑性孪生诱发塑性钢及其制造方法
CN103305766A (zh) 一种高强高塑性铁素体不锈钢及其制造方法
CN100519810C (zh) 中铬含稀土高纯铁素体抗皱不锈钢及其制造方法
CN101928879A (zh) 具有良好塑性的高强度冷轧相变塑性钢板及其制备方法
AU2013243635B2 (en) Cost-effective ferritic stainless steel
CN102943211B (zh) 一种高碳马氏体不锈钢带的制造方法
CN102719737B (zh) 屈服强度460MPa级正火高强韧钢板及其制造方法
CN115710668A (zh) 一种强塑积48GPa%级中锰钢成分设计及制备方法
CN106947920B (zh) 疲劳特性优异的弹簧用钢及其制造方法
CN106906420A (zh) 一种低温热冲压汽车零部件、其热冲压工艺及其制造方法
CN101748331A (zh) 高铝纳米贝氏体钢高速铁路辙叉及其制造方法