24 22-1

Altzairu herdoilgaitza:Material Unibertsala

80 urte besterik ez duen altzairu herdoilgai-tza, “material unibertsal” gisa aldarrika dai-teke bere erabilpen-esparru izugarria delaeta. Gaur egungo altzairu-produkzioa men-

debaldeko herrialdeetan, 1950. urtean zenabaino 11 aldiz handiagoa da, ikaragarrizkozabalkunde honen arrazoi nagusia, altzairuherdoilgaitzaren aplikazio industriala finka-tzea izan delarik. Industria Kimiko eta Pe-trokimikoan izan du material honek erabil-pen zabalena. Baita ehungintzan, papergin-

2205 motako duplex altzairuaustenoferritiko herdoilgaitzaren

simulazio-termomekaniko bidezko berotako deformagarritasuna

A. Iza-Mendia, I. Gutiérrez, J.J. Urkola✟

CEIT eta Donostiako Injineru Industrialen Goi Mailako Eskola.P.K.1555, 20009 DONOSTIA

Abstract:

The behavior of 2205 Duplex Stainless in deformation processes is understudy. The present work aims to relate the deformability of this steel with itschemical composition and structure and also to define the influence of pro-cess conditions such as temperature, strain-rate and deformation grade.

One of the main difficulties faced by the industrial rolling of α/γ duplexstainless steel is edge cracking and sliver formation. In order to detect defectgeneration and to define rolling schedule design criteria, the material hasbeen fully characterized.

✟ Bihoakio gure oroitzapenik saminena lanean maisu eta lagun izan genuen Jabier Urkolari.

25

tzan, etxerako produktu berrien fabrika-zioan eta abarretan ere. Bestetik, elikagaienindustriak bete behar dituen osasunari bu-ruzko lege eta arauek, altzairu herdoilgaitzaerabiltzea bultzatu dute. Ingurugiroarenbabeserako legeek ere, altzairu herdoilgai-tzaren kontsumoa potentziatu dute, materialhonen produkzioak sortzen duen ingurugiro--kalte murritzagatik eta birziklatzeko duenerraztasunagatik.

Beste materialek ez bezala, bizitza moder-noko eskaerei fin erantzuten dio funtziona-litatez, iraupenez nahiz kostu-efizientziaz.

Ildo horretatik, altzairu herdoilgaitzarenekoizpen-prozesuan berrikuntza teknologi-ko ugari sartu da kostuak txikiagotzeaz gai-nera eskala handian produzitzen ahal dela-rik. Prozesu berritzaile horien eta produk-tuen ikerkuntza eta garapen jarraiaren on-dorio dira, altzairu hauen propietate meka-nikoen hobekuntza eta korrosioarekikonahiz oxidazioarekiko erresistentzien hobe-kuntza etengabea. Prezioen lehiakortasunaere handia da gainerako material alternati-boekiko.

Europako mendebaldean, Italiak eta Ale-maniak dituzte industria egitura eta ekono-mia bortitzena eta altzairu honen kontsumo--hazkunderik handiena ere bai aldi berean.

Artikulu honetan aurkezten den altzairuahain zuzen, estatuan oraindik maila esperi-mentalean dagoen eta, beraz, industrialkiproduzitzen ez den Duplex 2205 motakoaltzairu herdoilgaitza da.

2205 Duplex altzairu herdoilgaitza, Fe-Cr--Ni sistemako aleazioa da, zeina ferrita etaaustenitaz osatua den. Duplex altzairu her-doilgaitzen gainerako altzairu herdoilgaitze-kiko abantaila honakoa da: konposizioanCr- eta Mo-kantitate handiagoak hartzekogai izatea eta, beraz, korrosioarekiko erre-sistentzia eta giro-tenperaturan duten erre-sistentzia mekanikoa hobea izatea.

Duplex aleazioak bi fasez osatutako mi-kroegitura du. Duplex altzairu herdoilgaitzabi faseak herdoilgaitz dituena da. Bi faseek% 12 Cr badute gutxienez. 2205 Duplexakhain zuzen % 22 Cr (eta % 5 Ni) du. Her-doilgaiztasuna, ohizko ingurune korrosiboe-tan materialak eraso horietatik babesteko,geruza pasiboa sortzeko duen gaitasuna da.

Fase herdoilgaitz arruntenak, ferrita (gor-putzean zentraturiko sare kubikoa, BCC)eta austenita (aldeetan zentraturiko sarekubikoa FCC) dira. 1. irudian mikroskopiaoptikoz hartutako % 50 α/ % 50 γ duen2205 motako altzairu herdoilgaitza erakus-ten da.

Berotako deformazioa

Tratamendu termomekanikoen helburua,berotako konformazio-prozesuen kontrolez,altzairutegitik datozen produktuei formaeman eta produktuen propietate mekaniko-en hobekuntza lortzea da. Ijezketa kontrola-tua eta deformazio ondorengo hozte kontro-

22-1

1. irudia. % 50 α/% 50 γ duen 2205 motako altzairuherdoilgaitzaren mikroegitura urtu landugabeegoeran. % 20 potasa-disoluzioak elektroera-soz ferrita fasea ilundu egiten du. Austenitafasea argi ikusten da irudian.

250 µm

latua dira, besteak beste aipa daitezkeentratamendu termomekanikoak.

Materialen berotako deformazioaren ezau-garriak hauexek dira: deformazio altuakaplikatzen dira (ε = 0.5-5) oso deformazio--abiadura azkarretan (ε ≈ 102 – 103 s-1),tenperaturak 0.6 u.t. (urtze-tenperatura)baino handiagoak izaten direlarik. Tenpera-tura hauetan, materialek harikortasun han-dia eta erresistentzia mekaniko txikia dute.Horrela deformazio handiak ezar daitezkeiraganaldi gutxitan.

Ijezketan, hain zuzen, altzairuaren hari-kortasuna aprobetxatuz, hau da, plastikokideformatzeko material batek duen gaitasu-nari esker, altzairuaren zeharkako sekzioatxikiagotu egiten da eta bolumena konstan-tea denez, produktua luzatu egiten da ijez-keta-trenean zehar. Forma emateaz ezezik,barne-egitura norabide egokietan luzatzealortzen da, ondoren jasan beharko dituenesfortzuekiko erresistentzia handiagotu egi-ten delarik.

Simulazio-saiakuntzen abantaila

Azken urteotan laborategi-mailan egindakoberotako deformazio-saiakuntzen bidez,materialen isurpen-tentsioen eta harikorta-sunen balioak merke kalkulatu ahal izandira. Horrela, ijezketan zilindroek jasanbehar dituzten esfortzuez gain, materialakpitzatzen hasten direneko deformazioenbalioak ezagutu daitezke, ondorioz prozesuindustrialaren deformazio-sekuentzia defi-nitu ahal izan delarik.

Bestalde, berotako deformazioan Metalur-gia Fisikoak eginiko aurrerakuntzei esker,materialen erresistentzian eta mikroegiturandeformazio-aldagaiek izango duten eraginaaurresan ahal izan dira. Are gehiago, mikro-egitura eta propietateen artean dauden erla-

zio koantitatiboak idazteko modua izan da,eta ondorioz, prozesu industrial konplexue-tan gerta daitezkeen mikroegitura-aldaketakordenadorez lagunduriko eredu bidez osozehatz aurresan daitezke. Eredu horien gara-pena, noski, laborategian egindako simu-lazio-saiakuntzetako datuetan oinarritzen da.

Deformazioan dauden parametro makros-kopikoen (hala nola tenperatura, deforma-zio-kantitate eta deformazio-abiaduren)balioak determinatzeko balio behar duteereduek batetik, eta deformazio bitarteannahiz ijezketa-iraganaldi bitarteko denborangertatzen diren mikroegituraren aldaketakzehazteko bestetik.

Deformazio bitartean, materialean feno-meno dinamikoek (hara nola deformazioa-ren bidezko gogortzea eta biguntzea) aldi-berean eragiten dute, eta deformazio ondo-rengo hozte-prozesuan, biguntze-fenomenoestatikoek.

Fenomeno dinamiko nahiz estatiko horienazterketak, azken produktuaren mikroegitu-ra eta honekin guztiz erlazionatutako pro-pietate mekanikoak aurresaten lagun deza-ke. Lehen esandakoaren neurri berean,praktika industrialean ezagutza hau eskura-tzea erabakitzailea da: deformazio-saiakun-tza, mikroegitura optimoa lortzeko (hau da,propietate jakin batzuk edukiko dituen az-ken produktua sortzeko) defini baitaitekealdez aurretik.

Egitura-aldaketa dinamikoak etaestatikoak

Materiala deformatzen denean, egitura-aka-tsez bete eta materiala egoera energetikoezegonkorrera iristen da. Deformazioarenbidezko gogortzea esaten zaio honi.

Deformazioan zehar eta ondoren, hala ere,materiala egoera termodinamiko egonkorra-

26 22-1

.

27

gora eramango duten biguntze-mekanis-moak izaten dira. Prozesu hauekin bateramikroegitura-aldaketak izaten dira.

Laburbilduz, berotako deformazio-mi-kroegiturak bitan sailka daitezke biguntze--fenomenoen arabera: berriztatze dinami-kozko mikroegiturak eta birkristaltze dina-mikozko mikroegiturak.

Lehen talde horretan aleazio ferritikoaksar genitzake eta ezaugarri esanguratsue-nak hauexek dira:

Deformazio-kantitate baterako, deforma-tutako aleen luzapena fluxu plastikoarennorabidean, eta ongi definituriko azpiegitu-ra, forma ekiaxikoa duten azpialeez osatua.Azpialeen tamaina isurpen-tentsioaren ara-berakoa da.

Tentsio/deformazio-kurban ikus daitekee-nez (ikus 2. irudia) tentsioaren gorakadaazkarra dago lehenik, eta ondoren, balioegonkorrean mantentzen da deformazioanzehar. Tentsioaren balio horri egoera egon-korreko tentsioa esaten zaio.

Dinamikoki birkristaltzen diren materiale-tan (aleazio austenitikoetan, besteak beste),biguntze-mekanismo hau deformazio jakin

bat gainditzen denean bakarrik aktibatzenda. Deformazio horretaraino materialak me-tatu duen energiaz, ale-mugen mugimenduaeragiten da, deformazioaren ondorioz mate-rialean sortu diren akatsak ezabatuz. Proze-su honen hasierarekin tentsio/deformazio--kurbak beherapena du, (ikus 3. irudia) go-gortutako material deformatuaren zati handibat akatsik gabeko materialez ordezkatuaizan delako. Mekanismo honen bidez ezdira azpialeak sortzen; ale berriak baizik,eta hauen tamaina ere egoera egonkorrekotentsioaren menpekoa da. Kurbaren tonto-rrari dagokion tentsioa, σt, tontorreko ten-tsioa izenez ezagutzen da.

Baina berotako deformazioaz sortutakomikroegiturek biguntze estatikozko--prozesuak ere (berreskurapen estatikoaeta/edo birkristaltze estatikoa) jasan ditza-kete, deformazioa amaitu ondoren (horrega-tik du estatiko hitza) materiala tenperaturaaltutan mantenduz gero.

Biguntze estatikoaren zinetikak definitu-ko du materialaren azken mikroegitura etaberarekin mikroegituraren parametro nagu-sia: ale-tamaina. Honek mugatuko ditu,

22-1

2. irudia. Altzairu herdoilgaitz ferritikoari dagokion ten-tsio-deformazio kurba, saiakuntza T = 917 °Ctenperaturan eta ε = 0.5 s-1 deformazio-abia-duran egin denean. [1].

90

80

70

60

50

40

3020

0 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 ∈

.∈ = 0,50 s-1

_ σM

N /

m2

3. irudia. Mekanizagarritasun erraza duen altzairu ba-ten tentsio/deformazio-kurba, saiakuntzaT = 1000 ºC tenperaturan eta ε = 0.16 s-1

deformazio-abiaduran egin denean. [2].

150

100

50

0 0,40 0,80 1,8 2,2 2,6 3,0

∈

.∈ = 0,16 s-1

_ σM

N /

m2

.

.

lehen esan bezala, azken produktuaren pro-pietate mekanikoak.

Garrantzitsua da, beraz, oso, fabrikazio--prozesuan zehar ale-tamainaren eboluzioaezagutzea eta beharrezko aldaketak egitea,ahalik eta ale-tamaina txikiena lortuz azkenproduktuaren optimizazioa lortzeko.

Austenita eta ferrita faseen berotako erre-sistentziak eta deformazio bitartean nahizondoren gertatzen diren gogortze- etabiguntze-mekanismoak desberdinak direlaikusi ondoren, bi fase horiez osatutako 2205Duplex altzairu austenoferritikoaren berotakodeformazioak arazo konplexua sortaraztendio zientziari eta prozesaketa industrialari.

Ikus dezagun lehenik konposio kimikoaedo egitura-aldagaiak batetik, eta tenperatu-ra, deformazioa eta deformazio-abiaduraaldagaiak bestetik, berotako konpresio lau-ko saiakuntzan materialaren erantzunarekinnola erlazionatzen diren, eta ondoren azterdezagun 2205 Duplex altzairu austenoferri-tikoaren portaera ijezketa-prozesuan faseendeformagarritasunen arabera.

Lehenik bada, berotako konformazioa iza-ten diren biguntze-fenomenoez gain, tenpe-raturaren, eta deformazio-abiaduraren eragi-na tentsio/deformazio-kurbetan honela ulerdaiteke: tenperatura jaisteak edo/eta de-formazio-abiaduraren handiagotzeak isur-pen-tentsioaren gorakada eragiten dute. 4.irudian % 50 α / % 50 γ duen 2205 motakoaltzairu herdoilgaitzean eginiko konpresiolauko saiakuntzen tentsio/deformazio-kur-bak ageri dira. Tenperaturak eta deformazio--abiadurak tentsioan duten eragina argi ikusdaiteke bertan. Saiakuntza mekaniko hauekACERINOXen burutu ziren, entitate honeketa CEITek elkarrekin burutu zuten Altzairuaustenoferritikoen simulazio termomekanikobidezko berotako deformagarritasunarenoptimizazio eta karakterizazio mikroegituralaizeneko proiektuaren barnean.

28 22-1

4. irudia. 2205 Duplexaren deformazio lauko konpresio--saiakuntzei dagozkien tentsio/deformazio-kur-bak. Deformazio-abiadurak 0.1 s-1 , 1.0 s-1, eta10 s-1, dira goitik behera eta saiakuntza-tenpe-raturak 1000, 1100, 1200, eta 1250 °C abiadu-ra bakoitzean. [3].Deformazio-abiadura handienetan eta tenpera-tura baxuenetan lortzen dira tentsioaren balioaltuenak.

300

250

200

150

100

50

0

Ten

tsio

a (M

Pa)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

1000 °C

1100 °C

1200 °C

1250 °C

Def.-abd. = 0,1 s-1

Deformazioa [ln (X0/X)]

300

250

200

150

100

50

0

Ten

tsio

a (M

Pa)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

1000 °C

1100 °C

1200 °C

1250 °C

1000 °C

1100 °C

1200 °C

1250 °C

Def.-abd. = 1 s-1

Def.-abd. = 10 s-1

Deformazioa [ln (X0/X)]

300

250

200

150

100

50

0

Ten

tsio

a (M

Pa)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

Deformazioa [ln (X0/X)]

29

Egoera-ekuazioak, deformazioaren fun-tzioan (ε), tenperatura (T) eta deformazio--abiadura (ε), materialaren erantzunarekinhonela erlazionatzen ditu:

Z = ε . exp Q / RT = A (sinh ασ)n

non:

Z, Zener-Hollomonen parametroa,Q, aktibazio-energia gogortze- nahiz bigun-

tze-prozesuetarako,R, gas perfektuen konstantea, n konstantea,

zeinak 5 balio inguru hartzen duen eta A, eta α materialaren konstanteak diren.

Hasierako mikroegituraren menpe ez da-goen espresioa izaki, materialaren egoera--ekuazio izenda daiteke eta hau erabilitaisurpen-tentsioa edo/eta egoera egonkorre-ko tentsioa kalkula daiteke edozein T eta ε/thartzen delarik, aurretiko historia termome-

kanikoa edozein dela ere (hasierako ale-ta-maina eta aurreko hotzetako deformazioa,adibidez).

Berotako Ijezketaren Simulazioa

2205 Duplex altzairuaren deformagarritasu-na aztertu asmoz, altzairuen prozesaketannormalean erabiltzen den ijezketa-programaindustriala aplikatu zitzaion duplexari alda-keta mikroegituralen jarraipena egin ahalizateko.

Programa horren aldagai nagusiak esperi-mentalki birsortu ziren 2205 Duplex altzai-ruan, konpresio lauko saiakuntzak iraganal-di anitzetan Gleeble 1500 simulazio-sistemabidez burutu zirelarik.

5. irudian, Gleeble 1500 simuladoreanegiten den 7 iraganaldiko berotako ijezketa--saiakuntzaren parametroen balioak (halanola tenperatura, erredukzioa, deformazio-

22-1

5. irudia. Gleeble 1500 simuladorean berotako ijezketarako programatutako aldagaiak eta balioak.Ijezketa-programa estandar batetik jaso eta egokituak dira.

.

.

-abiadura eta iraganaldien arteko denborendatuak) azaltzen dira.

Saiakuntza partzialak programatu ziren,mikroegituraren azterketa 1,4,5,6 eta 7 ira-ganaldi ondoren aztertu nahiz.

Mikroegitura-aldaketak ezagutu asmoz,laginen bat-bateko hozketa (deformaziohorretaraino materialak garatu duen defor-mazio-mikroegitura izoztu arren) hurrengoiraganaldian sartu baino lehentxeago urbidez egin zen. (7. iraganaldiaren ondoren,lagina 5 segundoz utzi zen hoztu aurretik).

Saiakuntzen ondoren honakoa aurkituzen: duplexaren laginek, zenbait kasutan,diagonalki hazitako pitzadurak eta haustu-rak zituztela esfortzu ebakitzaile handiakmetatzen ziren zonetan. Gainazalean hasieta barnealdera sartzen ziren, ferrita/auste-nita interfaseari jarraituz (ikus 6. irudia).

Lehen emaitza hau guztiz ados datoraurretik eginiko zenbait ikerkuntzarekin.

Jakina da egitura bifasikoetan harikorta-suna berotan okertu egiten dela. Harikorta-sun handia duten bi fase bereizirik, materialbifasikoa osatzeko elkartzen direnean, bi fa-seetako edozeinek bakarka duenarena bainoharikortasun baxuagoa izaten du duplexak

(ikus 7. irudia). Altzairu austenoferritikoe-tan bi faseak bereizten dituen mugan pitza-durak nukleatzen dira eta ondorioz egiturahauen harikortasuna asko murrizten da.

Saiatutako probeta horien mikroskopiaoptiko eta elektroniko bidezko azterketarenemaitzek honakoa adierazten dute: 2205

30 22-1

6. irudia. a) Gainazalean sortzen den pitzadura mate-rialaren barnealdera luzatzen da. Gainazaletikurrun badira akatsdun zonak ere, geziekadierazten dutenez. b) Pitzaduraren nuklea-tzea bi faseen mugan gertatu eta hortik luza-tzen da.

6.a. irudia.

6.b. irudia.

100 µm

100 µm

31

Duplex altzairuaren harikortasun-proble-mak, deformazio-maila jakin bat iritsiz geroα/γ interkararen deformagarritasun-etenazsortzen direla.

Deformazioaren lehen uneetan eta defor-mazio-abiadura txikia denean (ε = 1 s-1),ferritak, fase bigunak, badirudi nahikoadenbora baduela austenitaren (fase gogorre-naren) inguruan deformatzeko, ezarritakotentsio eta deformazio handienak ferritakjasaten dituelarik. Interphase boundary sli-ding, IBS bidez, hau da α/γ muga bidezkolabainketaz gertatzen dela dirudi. Mekanis-mo honek tentsio-transferentzia galaraztendu austenita aldera.

Arrazonamendu hau mikroskopio elektro-nikoaz egindako behaketetan oinarritzenda. Ferritak deformazio baxutan ere (ε =0.11) ongi definituriko azpialeez osatutakodeformazio-azpiegitura du, ferritan izaten

den berriztatze eta biguntze-fenomenoaridagokionez. (Ikus 8. irudia).

Austenitaren aleek berriz, ez dute berriz-tatze aztarnarik erakusten eta 0.35eko de-formazioa (ferritak biguntzeko behar due-narena baino zerbait handiagoa) iragan arteez dira ijezketa-norabidean orientatzen.Austenitaren mikroegituran dislokazio--dentsitatea handia da; austenitak, ferritakez bezala, berotako lanarekiko duen erresis-tentzia altua baita. (Ikus 9. irudia).

Deformatutako mikroegitura zelularra daeta hipotesi gisa honakoa proposatzen da:egitura zelular horren eraginez, interfasea-ren profil irregularrak, (ikus 10. irudia) IBSdeformazio-mekanismoa zaildu egiten dueladeformazio jakin batera iritsi ondoren, etaondorioz, tentsio lokalak handiagotu egitendirela pitzaduren nukleatzea sortaraziz.

Saiakuntza 10 s-1 deformazio-abiaduraazkarrean eta tenperatura baxuagoetara egi-ten denean aldiz, deformazioaren banaketabi faseen artean berdinagoa dela dirudi; ezbaitzaio ferritari austenitaren inguruan

22-1

0

1200 °C

1100 °C

1000 °C

900 °C

25 50 75 100

% Ferrita

16

14

12

10

8

6

4

2

0

Hau

stur

a-de

form

azio

a

7. irudia. Harikortasunaren aldaketa aleazio bifasikoetan,bi faseen proportzio-erlatiboen funtzioan. [4].

8. irudia. Transmisiozko Mikroskopio Elektronikoaz lor-tutako irudia. Bertan akats gutxiko ferrita--azpialeak ikus daitezke. Dislokazioak az-piale-mugetan metatzen dira.

1 µm

.

lehen bezala egokitzeko denborarik ematen.(Ikus 11. irudia).

Deformazioaren transferentzia austenita-rantz eraginkorragoa den kasu honetan,isurpen-tentsioaren gorakada espero ziteke-en tentsio/deformazio-kurbetan eta halagertatu da; austenitaren berotako deforma-

zioaren erresistentzia ferritarena bainoaltuagoa baita. (Ikus 4. irudia).

Birkristaltzea gertatzeko indar bultzatzai-lea deformazioz metatutako energia kantita-tea izanik, fase gogorrenean (austenitanalegia) izango da birkristaltze (biguntzedinamiko) nabaria, tentsio/deformazio-kur-betan tontor baterainoko tentsio-igoerarenondoren kurbak egiten duen beherakadakadierazten duenez.

Berotako ijezketan zazpi iraganaldi jasandituen austenitak, deformazio- eta birkris-taltze-egiturak nahasiak ditu eta guztizados dator iraganaldi desberdinetan ezarri-tako deformazio-abiadurekin. Ferritak bereazpiegitura berezia mantentzen du. 12. iru-dian 1, 5, eta 7 iraganaldiren ondorenduplexak garatzen duen mikroegitura era-kusten da. STEMez egindako mikroargaz-kiak dira.

CEIT eta CSM (Erroma) erakundeen artekolankidetzaren ondorioz sortutako J.H. Bian-chiren “2304 duplex altzairu herdoilgaitze-an berotako konformazioak sortzen duen

32 22-1

2 µm

9. irudia. Mikrografian deformazioz sorturiko mikro-egitura austenitikoa ikus daiteke. Akats-kan-titatea edo dislokazio-dentsitatea alearenbarnean altua da eta bertan egitura zelularra-ren hastapenak aurki daitezke.

2 µm

11. irudia. Transmisiozko Mikroskopio Elektronikoazharturiko mikrografia honetan, txandakatu-tako bi ferrita-ale eta austenita-ale bat ikusdaitezke. Austenitak 1 µm tamaina ingurukoegitura zelularrak garatzen ditu. Ferritak al-diz, azpialeak osatzen ditu.

1 µm

10. irudia. Ferrita/austenita mugaren forma, austenita-ren mikroegiturak definitzen du. Egitura ze-lular austenitikoak oso ale-muga irregulareta konplexua sortzen du, irudian ikus dai-tekeenez.

αα

αα

αα

γγ

γγ

3322-1

12. irudia. a) Lehen iraganaldian ezarritako deformazioatxikia izan da eta ondorioz bi faseen mikro-egitura hasierakoaren berdintsua da. b) Bos-garren iraganaldiaren ondoren, austenita--aleak ijezketa-norabidean luzatzen dira. Zen-bait lekutan austenitak birkristaltze estatikoaedo metadinamikoa jasan du, aleen barneal-dean azaltzen diren maklek adierazten dute-nez. Austenita/ferrita mugak forma jarraia duaustenita birkristaldu den kasuan. Austenitaguztiz deformatua dagoen alean berriz, mugairregularra da. c) Zazpigarren iraganaldiarenondoren, materialak aurreko iraganaldietakoegitura berdintsua du. Ferritak azpialeak gara-tu ditu.

a)

b)

c)

αα

αα

αα

αα

αααα

αα

αα

ααγγ

γγ γγ

γγ γγ

γγbir. γγdef.

γγ

akatsen hastapena” deritzan artikuluanoinarrituta, ondorengo eztabaida plazaradaiteke duplex hauen prozesaketa industria-laren gainean:

Aurretik egindako zenbait lanek honakoaondorioztatu zuten: fase desberdinetandeformazio-banaketa berdintsua izangozela, deformazio-abiadura azkarrak era-biltzen baziren. Bestela ez. [5].Deformazio-abiadura geldoa deneanberriz, deformazioaren lehen uneetan de-formazio gehientsuena ferritak jasaten du,ale-mugen bidezko labainketa bidez. In-terphase Boundary Sliding (IBS) izenezezagutzen den mekanismoaren bidez, fasebigunena gogorrenaren inguruan defor-matzen da ale-mugen mugimenduaz.Baina bada deformazio-banaketan eraginaduen beste faktore bat: duplex aleazioarenmorfologia: austenita-aleen morfologiabiribiltsua edo luzatuak mugituko baitutentsioaren nahiz deformazioaren tranfe-rentzia bi faseetara.

Bi faseek berotako konformazioan dutenerresistentzia desberdinen ondorioz, ∆σγαinterfaseko isurpeneko tentsio-diferentziadefinitzen da, zeina gehientsuenetan σfase

gogorra/σfase biguna karga-transferentzia indi-zeaz neurtzen den.

Indize hau altuegia denean (hau da, fasegogorrak, austenitak alegia, deformaziozgaratzen duen erresistentzia edo isurpen--tentsioa altua denean) ferritak, fase bigu-nak garatzen duenarekiko, akatsak sortzekoarriskua dagoela uste da.

Austenita-aleak luzaturik daudenean, hainzuzen, deformazio-transferentzia fase horre-tarantz handiagoa dela jakinik, kasu hauetanizaten dira karga-transferentziako indizerikaltuenak, eta, ondorioz, tentsio lokalek inter-fasean eragindako pitzadurak ere bai.

Prozesamendu bitartean bestalde, gauzajakina da deformazioaren, deformazio-abia-duraren eta tenperaturaren balioek gradien-te lokalak jasaten dituztela, [6, 7, 8, 9, 10,],eta ondorioz, puntu desberdinetan tentsio--diferentziak egon daitezkeela.

Materialen karakterizazioaren eta proze-saketaren ereduztapenaren helburu diraakatsak zergatik sortzen diren detektatzeaeta hauek sortzea galaraziko duen ijezketa--diseinurako irizpideak definitzea.

Azterketa, ijezketaren bi etapa nagusietanegin da: ijezketa-iraganaldien bitartean, etairaganaldien artean dagoen denbora tarteetan.

Edozein iraganalditan, lehenean salbu,karakterizazioari dagokionez mikroegituranlau azpifase izan daitezke:

– partzialki deformatutako ferrita.– birkristaldu gabeko austenita.– guztiz birkristaldutako austenita eta

tentsio kritikora iritsiz gero, pusketatanhausten den austenita.

– ebaki anitz dauzkaten deformatutakoferrita-ale luzeak.

Ijezketa-prozesu osoan mikroegitura--aldaketak fase bakoitzean etengabe gerta-tzen ari direnez, interfaseko karga-transfe-rentziaren indizea ere desberdina izango daune eta zona bakoitzean, eta ondorioz fasebakoitzak jasaten duen deformazioa ere bai.

Totxo lauak labetik ijezketa-trenera mugi-tzean eta iraganaldien artean jasaten dituenbero-galerak, barnealde beroenetik gainazalalderantz izaten den bero-kondukzioaz kon-pentsatzen da neurri batean.

Toki-aldaketan 100 °C-rainoko galerakizan daitezke, eta iraganaldien artean berriz,erdialde eta gainazalaren arteko tenpera-tura-diferentzia 55 °C-raino iritsi daiteke.

Tenperatura-diferentzia hauek, noski,eragina izango dute materialaren portaeran

34 22-1

35

ere, aurreko atal batean azaldu denez; ten-peraturak isurpen-tentsioan zein eraginduen egoera-ekuazioaren bidez jakina baita.

Azterketa honek akats-prebentziorakozenbait neurri formulatzera eraman du:

Adibidez, austenitaren aleen tamainabatetik eta aleen luzeraren eta zabalerarenarteko erlazioa bestetik ahalik eta txikienmantentzea gomendatzen da.

Bigarren punturako birkristaltze estatikoaareagotzea litzateke soluzioa; birkristaliza-zioaz, lehen ikusi bezala, forma ekiaxikoaduten ale berriak sortzen baitira.

Bigarrenik, iraganaldi bakoitzeko erreduk-zioak txikiagoa behar du izan, eta deforma-zio-abiadura mantsoagoak proposatzen dira.

Bi neurri horiekin, austenita-aleen luzeraberauen haustura sortaraziko duen neurrikritikoraino iritsi ez dadin lortzen da.

Azkenik, tenperatura baxutan ijeztenbada, gainazaleko pitzadura-akatsakmurritz daitezke; baina ertzetako pitzadurakgalarazi nahi badira, tenperatura altutanijeztea gomendatzen da.

Kontrako bi irizpideei aurre egiteko,aurrez arbastu-trenean berotzea proposa-tzen da.

Duplex altzairu herdoilgaitzaren ijezketa-ren arrakasta, deformazio bitartean gerta-tzen diren mikroegitura-aldaketa dinamiko-etan dago oinarritua, eta ikusi bezala, ezdira iraganaldien arteko birkristalizazioestatikoaz guztiz desagertzen.

Ijezketa-ereduen konfigurazioan hasiberriak gara eta urteak pasatuko dira orain-dik 2205 Duplex altzairu herdoilgaitzaindustrialki estatu-mailan eta akatsik gabeproduzitu ahal izan arte.

22-1

BIBLIOGRAFIA

[1] URKOLA, J.J.: Ph. D. Thesis. Univ. Sheffield.[2] NAZABAL, J.L.: Doktorego Tesia, Donostia, iraila 1979.[3] A. PAUL, J.L MARTOS, R. SANCHEZ.: “Behavior of 2205 duplex stainless under

hot working conditions”. Proc. Innovation Stainless Steel, 3, 297-302.orr; 1993.[4] MULLER, T.L.F.: Ph. D. Thesis. Univ. Sheffield.[5] CHANDRA, T., DUNNE, D., CAMPBELL, P.: “Effect of phase morphology on resto-

ration behavior of austenite-ferrite two phase steels at high temperature”. Proc. 7thInt. Conf. on Strength of Metals and Alloys,. 947-952.orr.;.Mc Queen ed., Montreal,1985.

[6] BIANCHI, J.: “Development of a model for hot strip rolling of ferritic steels”, ECSCAgreement 7210.EC/403, CSM Rep. 7816R, abendua 1992.

[7] BIANCHI, J.: “Application of FEM to hot rolling”, ECSC-Sweden Project, CSM Rep.7451R, azaroa 1991.

[8] BIANCHI, J.H., PETRONE, E.: “Modeling of multipass rolling of steel plates”,701-706.orr., Numiform’92, Sophia Antipolis, Chenot-Wood-Zienkewics ed,. Bal-kema Publ., 1992.

[9] BUESSLER P.: “Application of FEM to hot rolling”, Fin. Rep., ECSC contract7210.EB/304, IRSID, 1992.

36 22-1

[10] E.C.S.C. Sweden collaborative Project, contracts N 7210.EB/104/201/304/406/503//701/805/932. “Application of Finite Element to hot rolling and deep drawing ofsteels”, Final Rep., CSM, 1992.

ERREFERENTZIA OROKORRAK

– JONAS, J.J., SELLAR, C.M., McG TEGART, W.J.: Met. Rev.,130, 1969,.1-24.– SELLAR, C.M., McG TEGART: Int. Met. Rev. 158, 1972,.1-24.– McQUEEN, H.J., JONAS, J.J.: Treatise on Materials Science and Technology, 6.alea,

Plastic Deformation on Materials 393-493.orr. Academic Press New York, 1975.