gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.
description
Transcript of gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.
![Page 1: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/1.jpg)
Fémek és ötvözetek nagymértékű alakváltozás és
nagyhőmérsékletű edzés hatására kialakuló telítési
állapota
[email protected]álat a gyakorlatban
Cegléd, 2012. június 7-8.
Verő Balázs, Bereczki Péter,Bodnár Viktória, Gonda Viktor – Dunaújvárosi Főiskola
Szabó Péter János – BME-ATTCsepeli Zsolt – ISD Dunaferr
![Page 2: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/2.jpg)
Tartalom
• Mi a telítési állapot?• Hogyan érhető el?• Hogyan vizsgálható?
![Page 3: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/3.jpg)
Telítési állapot
Csanádi T., ELTE
A diszlokációsűrűség, ezáltal a szilárdság nem növelhető továbbAz tömbi szerkezeti anyag ultrafinom szemcseszerkezetű
![Page 4: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/4.jpg)
Tartalom
• Mi a telítési állapot?• Hogyan érhető el?
– Intenzív képlékeny alakítás (SPD)– Komplex termo-mechanikus eljárások:
magashőmérsékletű edzés• Hogyan vizsgálható?
![Page 5: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/5.jpg)
SPD-n alapuló módszerek
A Dunaújvárosi Főiskolán:• Többtengelyű kovácsolás (Multiple Axes Forging, MF),• Könyöksajtolás (Equal Channel Angular Pressing, ECAP),
További módszerek:• nyomás alatt végzett csavarás (High Pressure Torsion, HPT),• halmozó hengerléses bondolás (Accumulative Roll Bonding, ARB),• nyújtva-egyengetés (Repetitive Corrugation and Straightening, RCS)• folyamatos nyírás (Continuous Shearing, CS).
![Page 6: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/6.jpg)
Gleeble 3800 Performance Parameters Gleeble 3800
Maximum Heating Rate 10,000°C/sec
Maximum Quenching Rate
10,000°C/sec
Maximum Stroke 100 mm
Maximum Stroke Rate 2,000 mm/sec
Maximum Force 20 tons
Maximum Specimen Size
20mm diameter
Terhelés és hőmérsékletvezetés programozható
![Page 7: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/7.jpg)
Gleeble 3800: Vizsgálati lehetőségek a Dunaújvárosi FőiskolánAnyagvizsgálati lehetőségek: • Emelt hőmérsékletű szakítás• Emelt hőmérsékletű zömítés
– Egytengelyű– Síkalakváltozási– Alakíthatóságvizsgálat (SICO)
• Folyásgörbék• Olvasztás és megszilárdulás• Szilárdságvesztés,
képlékenységvesztés hőmérsékletei• Termikus, mechanikus
fárasztásvizsgálatok• Hőkezeléses vizsgálatok,
dilatométeres mérések, fázisátalakulások
• Kúszás, feszültségrelaxációs tesztek
Folyamatszimulációs lehetőségek:
• Folyamatos öntés• Mushy zone processing• Meleghengerlés• Kovácsolás• Kisajtolás• Hegesztési vizsgálatok• Diffúziós kötések• Hőkezelés, edzés• Porkohászat, szinterelés
![Page 8: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/8.jpg)
DEFORMATION ZONE
UNIDIRECTIONAL FLOW
(A) NO RESTRAINT
(B) RESTRAINT
Gleeble 3800 termomechanikus szimulátor MAXStrain technológia
DEFORMATION
TWO SECTION
TORQUE MOTOR
5.0alakítás elforgatás (90°)
20x
Többtengelyű kovácsolás (MF)
![Page 9: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/9.jpg)
Könyöksajtolás• Szilárdságnövelés intenzív képlékeny alakító
eljárással• Rúdszerú munkadarabok szakaszos alakítása• Nagy egyenértékű alakváltozás: εeq ~ 1• Nagy a nem-monotonitás foka• Szemcsefinomodás és ezáltal szilárdság növekedés
keletkezik (Hall-Petch), tömbi finomszemcsés állapot• Diszlokációelméleti megközelítés: diszlokációsűrűség
növekedése, szemcsén belüli cellahatárok kialakulása (kisszögű szemcsehatárok), diszlokációfal kialakulása, szubszemcsék elfordulása
![Page 10: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/10.jpg)
OFHC minőségű rézben könyöksajtolás során lejátszódó kezdeti szemcsefinomodás mechanizmusai
a. A kezdeti durva szemcsék a nyírófeszültség hatása alatt.
b. Diszlokációk keletkezése és a diszlokációs cellaszerkezet kialakulása
c. A cellahatárok önszerveződéses rendeződése a csúszási síkon diszlokációs csúszás révén.
d. Másodlagos csúszás és a mikrosávok okozta feldarabolódás
Egyetlen ECAP művelet során kialakuló mikroszerkezeti változásokat bemutató vázlat. Xue, 2007
![Page 11: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/11.jpg)
Az egyenértékű alakváltozás meghatározása
Iwahashi, 1996
A könyöksajtolás sematikus vázlata: Φ a csatornaszög, Ψ a könyökszög. (a): Ψ = 0, (b): Ψ = π – Φ, (c): 0 < Ψ < π – Φ
![Page 12: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/12.jpg)
Komplex termo-mechanikus eljárás kis karbontartalmú C- Mn acél szemcsefinomítására• Folyamatos jellegű technológia• Karbontartalom: 0,16%• Edzés 1100oC-ról vízben, léces martenzites szövet
létrehozása• Hideghengerlés, 50% magasságcsökkenés• Lágyítás: 550oC, 1h.• Átlagos szemcseméret: ~1 μm
• Szabó Péter János: Ultrafinomszemcsés anyagok vizsgálata visszaszórt elektrondifrakcióval
![Page 13: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/13.jpg)
Tartalom
• Mi a telítési állapot?• Hogyan érhető el?• Hogyan vizsgálható?
– Mikrokeménységmérés– Metallográfiai vizsgálat, optikai mikroszkóp– Pásztázó elektronmikroszkóp, visszaszórt elektron diffrakció
(EBSD)– Transzmissziós elektronmikroszkóp (TEM)– Röntgendiffrakció (XRD)
Példa: könyöksajtolás és többtengelyű kovácsolás
![Page 14: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/14.jpg)
Könyöksajtolási kísérletek
• Próbatest: katódréz, 10 mm-es átmérő, 40-80 mm-es hossz• Szerszám: két könyökgeometria:
– 110o, éles könyök– 90o, teljesen lekerekített könyök
• Kenőanyag: MoS2
• Alakítási sebesség: 2 mm/min, alakváltozási sebesség: 0,001-0,01 1/s
• Szobahőmérséklet
Az alakváltozás mértéke Iwahasi szerint egyszeri átsajtoláskor:- a 110o-os éles könyökben: 80,85%,- a 90o-os teljesen lekerekített könyökben: 90,69%.
![Page 15: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/15.jpg)
A szemcseszerkezet változása
![Page 16: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/16.jpg)
A keménység változása az éles könyökben
0
20
40
60
80
100
120
140
-6 -4 -2 0 2 4 6
Mik
roke
mén
ység
, HV1
/30
A fő nyírási síktól vett távolság, mm
Kimenő oldalBemenő oldal Kimenő oldal
Deformációs zóna
0
20
40
60
80
100
120
140
-6 -4 -2 0 2 4 6
Mik
roke
mén
ység
, HV1
/30
A középvonaltól mért távolság, mm
Belső ív Külső ív
A deformációs zóna
![Page 17: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/17.jpg)
Nagyszögű szemcsehatárok
EBSD: Szabó Péter János, BME-ATT
![Page 18: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/18.jpg)
Nagy- és kisszögű szemcsehatárok
EBSD: Szabó Péter János, BME-ATT
![Page 19: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/19.jpg)
TEM
A hosszan elnyújtott kisszögű határokkal elválasztott cellák keresztben darabolódnak. A bemutatott terület kisszögű orientáció-különbségeket mutat, a megfelelő szögtartományt a diffrakcióban az ívek hossza adja meg.
Radnóczi Gy. – MTA-MFA
![Page 20: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/20.jpg)
XRD
minta Diszlokáció sűrűség [x 1e14 /m2]
Közepes szubszemcse méret [nm]
Diszlokáció jelleg
Hosszirány 16,4 112 Csavar
keresztirány 12,4 115 Él
Ungár T., ELTE
![Page 21: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/21.jpg)
Többtengelyű kovácsolással alakított katódréz próbatestek
![Page 22: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/23.jpg)
0 2 4 6 8 10 12100
105
110
115
120
125
HV10
Vic
kers
kem
énys
ég (H
V)
össz-alakváltozás mértéke (-)
Könyöksajtolás Többtengelyű kovácsolásKommel, 2005
ECAP: első átsajtolás meghatározó, a továbbiakban telítődés, valamint a nagyszögű szemcseszerkezet kialakulása, ezáltal a szerkezet stabilizálódása történik meg.
![Page 24: gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062501/56816417550346895dd5cdc2/html5/thumbnails/24.jpg)
Összefoglalás• Mi a telítési állapot?
– A diszlokációsűrűség növekedésének határa• Hogyan érhető el?
– Intenzív képlékeny alakítás (SPD):• Könyöksajtolás• Többtengelyű kovácsolás
– Komplex termo-mechanikus eljárások: magashőmérsékletű edzés• Hogyan vizsgálható?
– Mikrokeménységmérés– Metallográfiai vizsgálat, optikai mikroszkóp– Pásztázó elektronmikroszkóp, visszaszórt elektron diffrakció (EBSD)– Transzmissziós elektronmikroszkóp (TEM)– Röntgendiffrakció (XRD)