Potenziale aumento delle caratteristiche meccaniche di recenti
leghe di magnesio da fonderia
Mario Rosso a,Ildiko Peter a,Christian Castella a, Giuseppe Riontino b, Roberto Doglione b,
a Politecnico di Torino, Department of Applied Science and Technology, Institute of Science & Engineering of Materials for the Innovative technologies, ALTO – Metallurgy Group; Alessandria Campus & Torino Corso Duca degli Abruzzi, 24, 10129 - Torino- Italy
b Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali
Introduzione
a) http://www.keytometals.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=ktn&NM=246
a
Applicazioni leghe di Mg
elevata resistenza specifica;
buona lavorabilità;
buona colabilità;
leggerezza
Componenti in lega di Mg
sono circa 33% più leggeri
di quelli in lega di Al e circa
il 75% più leggeri di quelli
in acciaio.
Introduzione
Applicazioni leghe di Mg
a
Turboventola
Scatola trasmissione
Gear box b
c
a-b-c Magnessium Elktron
Introduzione
Designazione leghe di Mg
Leghe studiate
WE43
Composizione chimica % in peso
Elementi
Mg Y Nd Altre terre
rare
Zr
bal. 4.2 2.3 1 0.6
Solubilizzazione: 525
C x 8 h
Tempra: in acqua calda (60-80
C)
Invecchiamento: 220
C x 16,32,64 e 128 h T6-A
250
C x 16,32,64 e 128 h T6-B
TRATTAMENTI TERMICI T6 EFFETTUATI
Aumenta N°Reynolds migliora il trasporto di calore
N
Reynolds = ρ v D/ µ
ρ densità
v velocità
D dimensione caratteristica
del campione
µ viscosità
Leghe studiate
EV31
Composizione chimica % in peso
Elementi
Mg Nd Gd Zr Zn
bal. 2.8 1.4 0.5 0.3
TRATTAMENTI
TERMICI T6
EFFETTUATI
Solubilizzazione: 520°c x 8h Tempra: in acqua calda (60°C) Invecchiamento: 200°C x 16 h
Solubilizzazione: 520°c x 8h Tempra: in acqua calda (60°C) Invecchiamento: 180 x 20 h
T6-1 T6-2
Invecchiamento: 200°C x 10,30,60,120,300,600,960 min
Caratterizzazione
Microstrutturale Meccanica
• Microscopio ottico (OM)
•Microscopio elettronico a scansione (SEM)
• Prove di microdurezza Vickers
Carico applicato:1 Kg
Tempo di applicazione del carico:15 s
Caratterizzazione Microstrutturale
Lega WE43
200x
500x
Caratterizzazione Microstrutturale
Lega WE43
I composti Mg - terre rare, sono
composti stabili, che si formano a
bordo grano e permettono di
migliorare la resistenza al creep.
Mg12(RE)
Mg14Nd2Y
Caratterizzazione Microstrutturale
Lo Zr viene utilizzato come affinante di grano nelle
leghe di Mg. Attraverso una reazione peritettica partendo
da liquido e Zr che agisce da nucleo per i grani:
Liq + Zr SS α ricca di Zr
Prove microdurezza Vickers
Lega WE43
Solubilizzazione: 525
C x 8 h
Tempra: in acqua calda (60-80
C)
Invecchiamento: 220
C x 16,32,64 e 128 h
T6-A
250
C x 16,32,64 e 128 h
T6-B
Temperature di invecchiamento più elevate permettono di raggiungere prima il picco di
durezza, ma il picco presenta una altezza inferiore rispetto a quella raggiunta con
temperature di invecchiamento inferiori.
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
1 10
Mic
rod
ure
zza H
v
Log t invecchiamento
Trattamento termico T6-B
Trattamento termico T6-A
Caratterizzazione Microstrutturale
EV31
200x
1000x
Mg Nd Gd Zr Zn
bal. 2.8 1.4 0.5 0.3
Caratterizzazione Microstrutturale
EV31
I composti Mg - terre rare, sono
composti stabili, che si formano a
bordo grano e permettono di
migliorare la resistenza al creep.
Mg12(RE)
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
1 10
Mic
rod
ure
zza H
v
Log t invecchiamento
Prove microdurezza Vickers
EV31
Trattamento termico T6-1
Grazie al trattamento termico T6-1 si raggiunge un massimo di durezza dopo circa 120 min
di trattamento termico. Le proprietà però aumentano ulteriormente, raggiungendo il
massimo valore dopo 16 h d’invecchiamento artificiale.
Prove microdurezza Vickers
EV31
Il trattamento termico T6-1 consente di ottenere un valore di
microdurezza Vickers di circa il 10% superiore a quello
raggiunto con il trattamento termico T6-2.
Solubilizzazione: 520°c x 8h Tempra: in acqua calda (60°C) Invecchiamento: 180 x 20 h
Solubilizzazione: 520°c x 8h Tempra: in acqua calda (60°C) Invecchiamento: 200°C x 16 h
Conclusioni LEGA WE43
• Contiene i composti Mg12(RE) e Mg14Nd2Y a bordo grano che consentono
di ottenere elevata resistenza al creep;
• Le proprietà meccaniche più elevate si ottengono attraverso il trattamento
termico T6-A, condotto utilizzando i seguenti parametri
Solubilizzazione: 525
C x 8 h
Tempra: in acqua calda (60-80
C)
Invecchiamento: 220
C x 32 h
LEGA EV31
• Contiene i composti Mg12(RE) bordo grano che consentono di ottenere
elevata resistenza al creep;
• Il trattamento termicoT6- 1consente di ottenere proprietà meccaniche
superiori rispetto al trattamento termico T6-2;
• Le migliori proprietà meccaniche si ottengono grazie al trattamento
termico T6-1
Solubilizzazione: 520
c x 8h
Tempra: in acqua calda (60
C)
Invecchiamento: 200
C x 16h
GRAZIE PER LA CORTESE ATTENZIONE