Determination brittle temperature range of Msr-B magnesium alloy

• Autorzy: Adamiec J. , Mucha S.

Warianty tytułu

PL

Określenie zakresu kruchości wysokotemperaturowej stopu magnezu Msr-B

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Magnesium alloys are a part of a group of lightweight and ultra-lightweight alloys, which are important in practical use in constructions. Due to the development of these alloys, they are currently used in many fields of science and their maximum working temperature is about 250°C. Nowadays, magnesium alloys are used for casting into sand moulds of huge dimensional castings, high-pressure castings and precise casings. In castings of magnesium alloys defects or inconsistencies (such as casting misruns, porosities and cracks) often appear, particularly in huge dimensional castings. Such defects are repaired with the use of padding and welding. The welding techniques can be applied by using weld material consisting of magnesium alloy, as well as for regeneration of alloys after excessive wear. Nevertheless, the number of the repaired castings, which were permitted for use, is not satisfactory to obtain a profitable production. The main reasons for wear are the cracks appearing during welding in brittleness high-temperature range. This work in combination with industrial tests of casting and welding shows that the causes of high-temperature brittleness are partial tears of the structure and solidification cracks of both castings and welded and padded joints. Such phenomena should be treated as irreversible failures caused by the process of crystallisation that occurs in the area of co-existence of the solid and liquid structural constituent. This paper contains research covering: determinating liquidus and solidus temperatures, determining nil-strength temperature (NST), nil-ductility temperature (NDT) and ductility recovery temperature (DRT). The obtained results enabled to define brittle temperature range of the MSR-B magnesium alloy. The brittleness is caused mainly by metallurgical factors, i.e., precipitation of inter-metal phases from the solid solution. Microstructure of fractures was observed using a Hitachi S-3400N scanning electron microscopy (SEM). Analyses of chemical composition were performed using an energy-dispersive X-ray spectrometer (EDS), Noran System Six of Thermo Fisher Scientific and phase analysis was performed by X-ray diffraction (XRD). Essential differences of fracture morphology type in brittle temperature range were observed and described.

PL

Stopy magnezu obok stopów aluminium i stopów tytanu wchodzą w skład grupy stopów lekkich i ultralekkich, które mają największe znaczenie praktyczne w zastosowaniach konstrukcyjnych. Ciągły rozwój stopów magnezu spowodował, że obecnie stopy te są wykorzystywane w wielu dziedzinach techniki, a ich maksymalna temperatura pracy wynosi około 250°C. Stopy magnezu stosowane są obecnie na odlewane do form piaskowych odlewy wielkogabarytowe, odlewy wysokociśnieniowe oraz odlewy precyzyjne. W odlewach ze stopów magnezu często występują wady i niezgodności odlewnicze (niedolania, rzadzizny oraz pęknięcia), szczególnie w odlewach wielkogabarytowych. Wady te naprawiane są z zastosowaniem technik napawania i spawania. Techniki spawalnicze mogą być stosowane również w przypadku łączenia elementów ze stopów Mg, jak również do regeneracji odlewów po ich zużyciu eksploatacyjnym. Liczba odlewów naprawianych, dopuszczanych do eksploatacji jest niezadowalająca, co często czyni produkcję nieopłacalną. Główną tego przyczyną są pęknięcia odlewów powstające w procesie spawania w wysokotemperaturowym zakresie kruchości. Na podstawie wyników badań wykazano, że efektem końcowym zjawiska kruchości wysokotemperaturowej są naderwania struktury i pęknięcia gorące odlewów oraz złączy spawanych i napawanych. Zjawiska te należy traktować jako nieodwracalne awarie powstałe w procesie krystalizacji tj. w obszarze współistnienia fazy stałej i ciekłej. W pracy określono temperaturę likwidus, temperaturę solidus, temperaturę utraty wytrzymałości (NST), temperaturę utraty plastyczności (NDT) oraz temperaturę odzyskania plastyczności (DRT). Określone temperatury pozwoliły na wyznaczenie zakresu kruchości wysokotemperaturowej stopu MSR-B. O tym zakresie kruchości decydują przede wszystkim czynniki metalurgiczne tj. obecność faz międzymetalicznych na granicach roztworu stałego. Struktury przełomów obserwowano na skaningowym mikroskopie elektronowym Hitachi S-3400N. Mikroanalizę składu chemicznego była wykonana metodą EDS w systemie Noran System SIX firmy Thermo Fisher Scientific, a analizę fazową wykonano metodą dyfrakcji promieniowania RTG (XRD).

Słowa kluczowe

EN

magnesium alloys; brittleness

PL

stopy magnezu; kruchość

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 1
• Strony: 117--127
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Adamiec J.

autor

Mucha S.

• Faculty of Materials Science and Metallurgy, Silesian University of Technology, 40-019 Katowice, 8 Krasińskiego Str., Poland

Bibliografia

• [1] D. G. Eskin i in. Mechanical properties in the semi-solid state and hot tearing of aluminium alloys, Progress in Materials Science 49, 5, 629-711 (2004).
• [2] T. W. Clyne, G. J. Davies, In: Solidification and casting of metals London: Metals Society; 275 (1979).
• [3] T. Bollinghaus, H. Herold, Hot cracking phenomena in welds, Springer (2005).
• [4] Gleeble 3800 Applications,Welding Process Simulation, (2000).
• [5] A. Kiełbus, Structure and mechanical properties of casting MSR-B magnesium alloy; Journal of achievements in materials and manufacturing engineering 18, 1-2, 131-134 (2006).