Formability of Invar 36 alloy at high temperatures

• Autorzy: Kawulok Petr , Jurek David , Schindler Ivo , Kawulok Rostislav , Opěla Petr , Němec Josef , Kawuloková Monika , Rusz Stanislav , Sauer Michal

Identyfikatory

DOI

10.32730/imz.2657-747.22.1.3

Warianty tytułu

PL

Odkształcalność stopu Invar 36 w wysokich temperaturach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

By using of hot tensile tests, which were performed on simulator HDS-20, the formability of Invar 36 alloy was investigated. By a special type of a tensile test, involving a continuous control heating of the tested specimens and their simultaneous load by a constant tensile force of 80 N, a nil-strength temperature of investigated alloy 1419°C was determined. By continuous uniaxial tensile tests to rupture the strength and plastic properties of the Invar 36 alloy were determined in the wide range of deformation temperatures (from 800°C to 1390°C) and mean strain rates (from 0.09 s-1 to 75 s-1). On the basis of obtained results the 3D maps were constructed, expressing the dependence of the contractual hot ultimate tensile strength, hot ductility and hot reduction of area of the Invar 36 alloy on the deformation temperature and on the mean strain rate. Based on the determined plastic properties, the nil-ductility temperature of the investigated alloy of 1390°C was also determined.

PL

Za pomocą prób rozciągania na gorąco, które przeprowadzono na symulatorze HDS-20, zbadano odkształcalność stopu Invar 36. Przy użyciu specjalnej próby rozciągania, polegającej na ciągłym sterowanym nagrzewaniu badanych próbek i równoczesnym ich obciążeniu stałą siłą rozciągającą 80 N, wyznaczono temperaturę zerowej wytrzymałości badanego stopu, która wyniosła 1419°C. Za pomocą ciągłych jednoosiowych prób rozciągania prowadzonych do zerwania określono właściwości wytrzymałościowe i plastyczne stopu Invar 36 w szerokim zakresie temperatur odkształcenia (od 800°C do 1390°C) i średnich prędkości odkształcenia (od 0,09 s-1 do 75 s-1). Na podstawie uzyskanych wyników skonstruowano mapy 3D, wyrażające zależność wytrzymałości na rozciąganie na gorąco, plastyczności na gorąco i przewężenia stopu Invar 36 od temperatury odkształcenia i średniej szybkości odkształcania. Na podstawie wyznaczonych właściwości plastycznych określono również temperaturę przejścia w stan kruchy badanego stopu wynoszącą 1390°C.

Słowa kluczowe

EN

Invar 36 alloy; hot tensile test; nil strength temperature; contractual hot ultimate tensile strength; hot ductility; hot reduction of area; nil ductility temperature

PL

stop Invar 36; próba rozciągania na gorąco; temperatura przejścia w stan kruchy; umowna wytrzymałość na rozciąganie na gorąco; plastyczność na gorąco; przewężenie powierzchni na gorąco; temperatura zerowej wytrzymałości

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukaszewicz - Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Journal of Metallic Materials
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 74, no. 1
• Strony: 15--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kawulok Petr

• VŠB - Technical University of Ostrava, Faculty of Materials Science and Technology, 17. listopadu 2172/15, 708 00 Ostrava - Poruba, Czech Republic

• https://orcid.org/0000-0001-7941-5521

autor

Jurek David

• VŠB - Technical University of Ostrava, Faculty of Materials Science and Technology, Czech Republic

autor

Schindler Ivo

• VŠB - Technical University of Ostrava, Faculty of Materials Science and Technology, Czech Republic

• https://orcid.org/0000-0002-6996-986X

autor

Kawulok Rostislav

• VŠB - Technical University of Ostrava, Faculty of Materials Science and Technology, Czech Republic

• https://orcid.org/0000-0002-7772-0298

autor

Opěla Petr

• VŠB - Technical University of Ostrava, Faculty of Materials Science and Technology, Czech Republic

• https://orcid.org/0000-0003-2220-1068

autor

Němec Josef

• VŠB - Technical University of Ostrava, Faculty of Materials Science and Technology, Czech Republic

autor

Kawuloková Monika

• VŠB - Technical University of Ostrava, Faculty of Materials Science and Technology, Czech Republic

• https://orcid.org/0000-0002-7391-3447

autor

Rusz Stanislav

• VŠB - Technical University of Ostrava, Faculty of Materials Science and Technology, Czech Republic

• https://orcid.org/0000-0002-7893-5880

autor

Sauer Michal

• VŠB - Technical University of Ostrava, Faculty of Materials Science and Technology, Czech Republic

• https://orcid.org/0000-0002-6504-3429

Bibliografia

• [1] M. Yakout, M.A.Elbestawi, S.C. Veldhuis. A study of thermal expansion coefficients and microstructure during selective laser melting of Invar 36 and stainless steel 316L. Additive Manufacturing, 2018, 24, p. 405-418.
• [2] K. Wei, Q. Yang, B. Ling, X. Yang, H. Xie, Z. Qu, D. Fang. Mechanical properties of Invar 36 alloy additively manufactured byselective laser melting. Materials Science and Engineering: A, 2020, 772, article no. 138799.
• [3] Y. Yu, W. Chen, H. Zheng. Effects of Ti-Ce refiners on solidification structure and hot ductility ofFe-36Ni invar alloy. Journal of Rare Earths, 2013, 31 (9), p. 927-932.
• [4] K. Tirsatine, H. Azzeddine, T. Baudin, A. L. Helbert, F. Brisset, B. Alili, D. Bradai. Texture and microstructure evolution of Fe-Ni alloy after accumulativeroll bonding. Journal of Alloys and Compounds, 2014, 610, p. 352-360.
• [5] High Temp Metals, Inc. Invar 36® Technical Data, [no date]. [Online] Available at: https://www.hightempmetals.com/techdata/hitempInvar36data.php [Accessed on: 8 June 2022].
• [6] K. Dou, Q. Liu, Y. Zhou. Influence of boron addition on the hot ductility of medium carbon spring steel. Engineering Failure Analysis, 2021, 129, article no. 105696.
• [7] J. Yu, S. Zhang, H. Li, Z. Jiang, H. Feng, P. Xu, P. Han. Influence mechanism of boron segregation on the microstructure evolution and hot ductility of super austenitic stainless steel S32654. Journal of Materials Science & Technology, 2022, 112, p. 184-194.
• [8] L. Xing, Z. Zhang, Y. Bao. Hot ductility behavior of medium carbonsulfur-containing alloy steel. Journal of Materials Research and Technology, 2022, 19, p. 1367-1378.
• [9] P. Kawulok, P. Opěla, T. Kubina, I. Schindler, J. Bořuta, K.M. Čmiel, S. Rusz, M. Legerski, V. Šumšal. Deformation behaviour of low-alloy steel 42CrMo4 in hot state. In: Metal 2011, 20th International Conference on Metallurgy and Materials. Brno, 18-20 May 2011, p. 350-356.
• [10] S. Rusz, I. Schindler, K. Hrbáček, P. Kawulok, R. Kawulok, P. Opěla. An investigation of the deformation behaviour of the nickelalloys IN 713 LC and MAR M-247. In: Metal 2015, 24th International Conference on Metallurgy and Materials. Brno 3-5 June, p. 403-408.
• [11] P. Kawulok, I. Schindler, R. Kawulok, S. Rusz, P. Opěla, J. Kliber, M. Kawuloková, Z. Solowski, K. M. Čmiel. Plastometric study of hot formability of hypereutectoid C - Mn - Cr - V steel. Metalurgija, 2016, 55 (3), p. 365-368.
• [12] S. Tabaie, D. Shahriari, C. Plouze, A. Devaux, J. Cornier, M. Jahazi. Hot ductility behavior of AD730™ nickel-base superalloy. Materials Science and Engineering: A, 2019, 766, article no. 138391.
• [13] P. Kawulok, I. Schindler, B. Smetana, J. Moravec, A. Mertová, L. Drozdová, R. Kawulok, P. Opěla, S. Rusz. The Relationship between Nil-Strength Temperature, Zero Strength Temperature and Solidus Temperature of Carbon Steels. Metals, 2020, 10 (3), article no. 399.
• [14] L. Kuzsella, J. Lukács, K. Szücs. Nil-strength Temperature and Hot Tensile Tests on S960QL High-strength Low-alloy Steel. Production Processes and Systems, 2013, 6 (1), p. 67-78.
• [15] S.T. Mandziej. Physical Simulation of Metallurgical Processes. Materials and Technology, 2010, 44 (3), p. 105-119.
• [16] T. Böllinghaus, H. Herold. Hot Cracking Phenomena in Welds. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2005.
• [17] R. Kawulok, I. Schindler, H. Navrátil, V. Ševčák, J. Sojka, K. Konečná, B. Chmiel. Hot formability of heat-resistant stainless steel X15CrNiSi 20-12. Archives of Metallurgy and Materials, 2020, 65 (2), p. 727-734.
• [18] S. Sawicki, H. Dyja, A. Kawalek, M. Knapinski, M. Kwapisz, K. Laber. High-temperature characteristics of 20MnB4 and 30MnB4 micro-addition cold upsetting steels and C45 and C70 high-carbon-steels. Metalurgija, 2016, 55(4), p. 643-646.
• [19] Y. Yu, W. Chen, H. Zheng. Effects of Ti-Cerefiners on solidification structure and hot ductility of Fe-36Ni invar alloy. Journal of Rare Earths, 2013, 31 (9), p. 927-932.
• [20] M. Žídek. Metalurgická tvařitelnost ocelí za tepla a za studena [Hot and cold metallurgical formability of steels]. Praha: Aleko, 1995.
• [21] Z. Wang, S. Sun, B. Wang, Z. Shi, R. Zhang, W. Fu. Effect of Grain Size on Dynamic Recrystallization and Hot-ductility Behaviors in High-nitrogen CrMn Austenitic Stainless Steel. Metallurgical and Materials Transaction A, 2014, 45 (8), p. 3631-3639.
• [22] J. Li, B. Jiang, Ch. Zhang, L. Zhou, Y. Liu. Hot embrittlement and effect of grain size on hot ductility of martensitic heat-resistant steels. Materials Science and Engineering A, 2016, 677, p. 274-280.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).