gonda.viktor @ mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.

1. Fémek és ötvözetek nagymértékű alakváltozás ésnagyhőmérsékletű edzés hatására kialakuló telítési állapota Verő Balázs, Bereczki Péter,Bodnár Viktória, Gonda Viktor – Dunaújvárosi Főiskola Szabó Péter János – BME-ATT Csepeli Zsolt – ISD Dunaferr gonda.viktor@mail.duf.hu Anyagvizsgálat a gyakorlatban Cegléd, 2012. június 7-8.

2. Tartalom • Mi a telítési állapot? • Hogyan érhető el? • Hogyan vizsgálható?

3. Telítési állapot A diszlokációsűrűség, ezáltal a szilárdság nem növelhető tovább Az tömbi szerkezeti anyag ultrafinom szemcseszerkezetű Csanádi T., ELTE

4. Tartalom • Mi a telítési állapot? • Hogyan érhető el? • Intenzív képlékeny alakítás (SPD) • Komplex termo-mechanikus eljárások: magashőmérsékletű edzés • Hogyan vizsgálható?

5. SPD-n alapuló módszerek A Dunaújvárosi Főiskolán: • Többtengelyű kovácsolás (MultipleAxesForging, MF), • Könyöksajtolás (EqualChannelAngularPressing, ECAP), További módszerek: • nyomás alatt végzett csavarás (HighPressure Torsion, HPT), • halmozó hengerléses bondolás (Accumulative Roll Bonding, ARB), • nyújtva-egyengetés (RepetitiveCorrugation and Straightening, RCS) • folyamatos nyírás (ContinuousShearing, CS).

6. Gleeble 3800 Terhelés és hőmérsékletvezetés programozható

7. Gleeble 3800: Vizsgálati lehetőségek a Dunaújvárosi Főiskolán Anyagvizsgálati 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 • Mushyzoneprocessing • Meleghengerlés • Kovácsolás • Kisajtolás • Hegesztési vizsgálatok • Diffúziós kötések • Hőkezelés, edzés • Porkohászat, szinterelés

8. Többtengelyűkovácsolás (MF) Gleeble3800 termomechanikusszimulátorMAXStrain technológia alakítás elforgatás (90°) 20x

9. 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

10. OFHC minőségű rézben könyöksajtolás során lejátszódó kezdeti szemcsefinomodás mechanizmusai • 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

11. Az egyenértékű alakváltozás meghatározása A könyöksajtolás sematikus vázlata: Φ a csatornaszög, Ψ a könyökszög. (a): Ψ = 0, (b): Ψ = π – Φ, (c): 0 < Ψ < π – Φ Iwahashi, 1996

12. 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

13. 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

14. 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%.

15. A szemcseszerkezet változása

16. A keménység változása az éles könyökben A deformációs zóna

17. Nagyszögű szemcsehatárok EBSD: Szabó Péter János, BME-ATT

18. Nagy- és kisszögű szemcsehatárok EBSD: Szabó Péter János, BME-ATT

19. 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. RadnócziGy. – MTA-MFA

20. XRD Ungár T., ELTE

21. Többtengelyű kovácsolással alakított katódréz próbatestek

23. Könyöksajtolás Többtengelyű kovácsolás Kommel, 2005 ECAP: első átsajtolás meghatározó, a továbbiakban telítődés, valamint a nagyszögű szemcseszerkezet kialakulása, ezáltal a szerkezet stabilizálódása történik meg.

24. 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)