TVÁRENÍ SLITIN HORCÍKU FORMABILITY OF MAGNESIUM ALLOYS

TVÁRENÍ SLITIN HORCÍKU FORMABILITY OF MAGNESIUM ALLOYS Miroslav Greger a, Lubomír Cížek a, Adam Hernas b, Rusz Stanislav a, Radim Kocich a a a VŠB-TECHNICKÁ UNIVERSITA Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Ceská republika b POLITECHNIKA SLASKA, Krasinskiego 8, 40-019 Katowice, Poland Abstract Magnesium alloys are the lightest metallic structural material. Main advantage of magnesium alloys for design purposes consists in their high specific strength and low specific mass, which pre-destines them for use wherever low weight of construction is the key factor. It means that these alloys are used particularly in aircraft industry and lately more and more often also in automotive industry and some other industries, particularly when new perspective products and manufacturing technologies are introduced. At present in the above mentioned industries all over the world and namely in the USA there is a visible trend of increased interest in implementation of new uses of magnesium alloys, which often replace formerly used aluminium alloys. Magnesium alloys are characterised apart from high specific strength also by good ability to damp sound and vibrations. They are normally processed by casting technologies and there are searched new possibilities of their treatment by forming technologies to long products (tubes, rods, hollow shapes and to flat semis strips and sheets). In comparison with aluminium products they can be easily machined and they have also many ecological benefits, related namely to their easy recycling. Keywords : magnesium alloys, deformation. 1. ÚVOD Hlavními legujícími prvky horcíkových slitin jsou hliník a zinek, príp. mangan, pridávají se však i jiné prvky, jako Si, Zr, Th a prvky vzácných zemin (tab.. Z tvárených slitin se produkují protlacováním tyce, profily nebo válcováním pásy a plechy. Pri vetším obsahu Al lze pro zvýšení pevnosti využít i vytvrzování stejne jako u slitin se Zn a Th (pro zvýšené teploty). V posledních letech se venovala pozornost i slitinám s Li, jehož obsah nad 5 % zlepšuje plastické vlastnosti Mg slitin premenou hexagonální mrížky na kubickou. U nás se tvárené horcíkové slitiny neprodukují. Slévárenské slitiny horcíku jsou bežnejší a zpracovávají se prevážne tlakovým odléváním. V zahranicí byla vyvinuta rada slitin s pevností 200 až 250 MPa s tažností kolem 10 %. Klasickou slévárenskou slitinou je AZ91 s 8 % Al a prídavky Zn a Mn, která má dobré mechanické vlastnosti i dostatecnou tvaritelnost. Slitiny s Al a Si se vyznacují vyšší odolností v creepu až do 150 o C. Ostatní slitiny se používají do 100 o C, slitiny se Zn, Zr a kovy vzácných zemin do 200 o C. Jsou však známy slitiny s pevností i 350 MPa a použitelné i do 1

teplot 300 o C. U nás je zatím i sortiment horcíkových slévárenských slitin znacne omezen, prumyslove se používá slitina MgAl9Zn - CSN 42 4911 [1]. 2. HORCÍKOVÉ SLITINY PRO TVÁRENÍ Použití horcíkových slitin v poslední dobe roste zejména v doprave s využitím vysokých hodnot specifické pevnosti, což je pomer meze pevnosti a merné hmotnosti, dobrých únavových vlastností i vysokého tlumení mechanických kmitu. Vhodným konstrukcním rešením lze dosáhnout dobré tuhosti a významné úspory hmotnosti. Náklady na výrobu horcíkových slitin jsou podstatne vyšší než výrobní náklady hliníkových slitin, takže i pri výhodnejší hustote horcíku je cena za objemovou jednotku vyšší než u hliníku. Vzhledem k tomu, že horcík vykazuje také nižší mechanické vlastnosti (E Mg 45 GPa; E Al 75 GPa), obtížneji se opracovává a je méne korozivzdorný než hliník, nemuže s ním ve všech prípadech úspešne soutežit. Tabulka 1. Chemické složení tvárených horcíkových slitin [ hm. % ] Slitina Al Zn Mn Si Cu Fe Ni Be Zr Ti Ca Ostatní + MgAl8Zn1 + 42 4911 (MgAl8Zn M11800 7,5-9 7,5-9,2 0,2-0,8 0,2-1,0 0,15-0,5 0,1-0,4 celkem 0,25 0,10 0,08 0,01 0,01 0,013 0,02-0,40 0,10 0,05 0,005 0,005 - - - - 0,30 MgMn1 - - Min. 0,2 0,05-0,01 0,01 - - 0,30 0,30-1,2 MgTh3Zr - - - - 0,1-0,01-0,4-1,0 Th 2,5-4,0 MgAl3Zn1 2,5-0,6-0,2 0,1 0,05 0,005 0,005 - - - 0,04 0,3 3,5 1,4 MgZn6Zr - 4,8-6,2 - - - - - - 0,45 - - 0,30 MgAl6Zn + slévárenská slitina Tvaritelné slitiny horcíku jsou cástecne odvozeny ze slévárenských slitin, napr. modifikovaná slitina MgAl8Zn (M11800) s podobným chemickým složením jako slitina 42 4911, ale s nižším obsahem prímesí. Prumyslove využívané tvaritelné slitiny horcíku lze rozdelit do trí skupin. V prvé skupine jsou zahrnuty nízkolegované slitiny napr. typu Mg-Mn (1,2 až 2,5 % Mn). Slitina MgMn1 se používá na ploché vývalky s mezí pevnosti Rm = 200 až 230 MPa pri tažnosti A = 5 %. Ze slitin typu Mg-Mn má slitina MgMn1 nejlepší odolnost proti korozi [2]. Na bázi systému Mg-Al-Zn je sestavena druhá skupina horcíkových slitin. Nejpoužívanejší slitiny této skupiny jsou: M11800, MgAl3Zn1 a MgAl6Zn. V protlacovaném stavu mohou dosáhnout pevnosti kolem Rm = 240 až 350 MPa v závislosti na úrovni legování, pri tažnosti A 6 %. Tretí skupinu tvaritelných slitin tvorí slitiny se zirkoniem Mg-Zr-Zn nebo thoriem Mg- Th-Zr. Legování zirkoniem (0,6 až 0,9 %) výrazne zjemnuje zrno a zvyšuje nárust mechanických vlastností. Po tvárení a tepelném zpracování mez pevnosti Rm dosahuje 320 2

MPa pri tažnosti A 5 = 8 %. Tyto slitiny mají pri tvárení za tepla nižší tvaritelnost a prevážne se zpracovávají protlacováním. Základní mechanické vlastnosti vybraných slitin jsou uvedeny v tab. 2. Tabulka 2. Základní mechanické vlastnosti tvárených horcíkových slitin Slitina Tvárený stav Vytvrzený stav Rp,02 Rm A 5 HB E Rp,02 Rm A 5 HB E + MgAl8Zn [MPa] [MPa] [%] [GPa] [MPa] [MPa] [%] GPa] 90 ++ 160 ++ 2 ++ 50 ++ ++ 110 230 5 65 M11800 250 340 11 67 45 275 380 7 80 45 MgMn1 180 255 12 44 45 - - - - - MgTh3Zr 140 230 23 55 45 * 205 * 260 * 8 * 88 45 * MgAl3Zn1 170 260 15 50 45 220 290 15 73 45 MgZn6Zr 260 340 11 75 45 285 350 11 82 45 MgAl6Zn1 205 305 16 60 - - - - - - + slévárenská slitina; ++ tepelne nezpracovaný stav * deformacne zpevnený plechy, deformacne zpevnený stav výkovky Vzhledem k pomerne nízké tvaritelnosti horcíku lze využít zlepšujícího vlivu legujících prvku na mechanické vlastnosti horcíkových slitin jen v rozsahu tuhých roztoku pri teplotách tvárení. Prítomností vyloucených tvrdších fází nebo intermetalických sloucenin se tvaritelnost rychle snižuje a slitina se stává krehkou. Horcíkové slitiny pro tvárení jsou proto vetšinou nízkolegované binární nebo ternární slitiny Mg s Al, Zn, Mn, méne casto s Cd, Ag, Ce, s pokud možno nízkým obsahem pruvodních necistot. Z rovnovážného diagramu Mg-Al je patrné, že rozpouští horcík, pri teplote 436 o C až 12,6 % Al. Rozpustnost však s klesající teplotou rychle klesá a pri teplote 100 o C je menší než 2 %. Homogenizace struktury slitiny s vyšším obsahem hliníku vyžaduje dlouhodobé žíhání pri teplote kolem 410 o C v pecích s presnou regulací teploty a s ochrannou atmosférou. Zpevnení lze stupnovat precipitacním žíháním (vytvrzováním) pri teplotách 150 až 175 o C, kdy doba žíhání se pohybuje kolem 24 hodin [3]. Optimální vlastnosti se získají pri obsahu 10 až 11 % Al. Tak vysoce legované slitiny lze použít pro tvárení již s urcitými výhradami. Vhodný obsah hliníku v horcíkových slitinách pro tvárení za tepla je kolem 6 až 7 %. Tyto slitiny lze rovnež napr. doválcovávat i za studena. Tvárením za studena se zvýší pevnost, ale úmerne poklesne tažnost, krome toho se zvyšuje náchylnost ke korozi pod napetím. 2.1. Slitiny Mg-Zn Se zinkem tvorí horcík tuhý roztok, jehož maximální obsah dosahuje pri 341 o C asi 3 % hm. S klesající teplotou se rozpustnost rychle snižuje. Prísada Zn do obsahu 3 % zvyšuje pevnost, ale plastické vlastnosti se snižují. Pri obsahu Zn nad 2 % klesá rychle schopnost ke tvárení za tepla i za studena. Válcování slitin s obsahem vyšším než 3 % Zn je již velmi obtížné. V tvárených slitinách bývá obsah Zn vetšinou do 1 %. Presycený roztok lze precipitacne vytvrdit ovšem za poklesu tažnosti. 3

2.2. Slitiny Mg-Mn Dalším duležitým prvkem v horcíkových slitinách je mangan, který zvyšuje pevnost a zejména korozivzdornost a svaritelnost. Jeho rozpustnost je silne závislá na teplote. Pri 645 o C se rozpouští asi 3,4 % Mn, pri 200 o C je rozpustnost Mn prakticky nulová. Obsah Mn v soucasných slitinách nepresahuje 2 %, pricemž se dosahuje optimální korozivzdornosti a svaritelnosti. Nevýhodou binárních slitin Mg-Mn je velmi hrubé zrno v litém stavu, takže jejich tvárení je obtížné. Pro zjemnení zrna se používá prísada vápníku nebo ceria, která je výhodnejší. 2.3. Slitiny Mg-Al-Zn Hliník, zinek a mangan jsou obvyklými legujícími prvky klasických horcíkových slitin pro tvárení (tab.. Používají se slitiny až s obsahem 20 % legujících prvku (Al + Zn), které lze rozdelit do dvou typu slitin [3]: a) 6,7 8,0 % Al, 3,3 4,0 % Zn; b) 10 12 % Al, 6 8 % Zn. U techto slitin je vysoký obsah Zn nevýhodný vzhledem k vyšší merné hmotnosti slitiny. Slitiny Mg-Al-Zn mají tendenci k rustu zrna, proto se již delší dobu hledají možnosti zdokonalení techto slitin dalšími legujícími prvky, napr. nízká prísada berylia (~ 0,005 %) zvyšuje odolnost proti oxidaci, ale zároven narustá hrubozrnnost. Hrubé zrno horcíkových slitin s prísadou Be (ale i bez ní) lze zjemnit prísadou Zr nebo Ce. Tento poznatek platí výrazneji u slitin Mg-Zn, méne u slitin Mg-Al. Zjemnením zrna se podstatne zlepší mechanické a technologické vlastnosti, zejména tvaritelnost. Slitiny s prísadou Zr, Ce mají výraznejší pevnostní vlastnosti za zvýšených teplot a dobrou tvaritelnost za studena. Sortiment tvárených výrobku z bežných tvaritelných slitin a interval jejich tvárecích teplot uvádí tab. 3. Tabulka 3. Sortiment tvárených produktu z horcíkových slitin Interval tvárecích Znacka teplot [ o C] MgMn1 295 až 540 MgAl8Zn 320 až 400 MhTh3Zr 320 až 380 MgAl3Zn 230 až 425 MgZn6Zr 315 až 400 MgAl6Zn1 230 až 400 za tepla ; 2) za studena Tvaritelnost velmi dobrá 2) dobrá dobrá dobrá velmi dobrá 2) dobrá dobrá dobrá 2) dobrá Tvárené produkty protlacované kruhové, ploché tyce a plné profily, duté profily a trubky; 2) válcované plechy; výkovky kruhové, ploché tyce a profily, duté profily a trubky; výkovky, 2) válcované tenké a tlusté plechy protlacované kruhové a ploché tyce; profily,trubky a drát; 2) válcované plechy; výkovky protlacované kruhové a ploché tyce a profily, trubky; zápustkové výkovky protlacované kruhové, ploché tyce a plné profily, duté profily a trubky; 2) válcované plechy; výkovky 4

2.4. Slitiny Mg-Al(Zn)-Li Urcité výhody jsou dosahovány rovnež od slitin Mg-Al-Li a Mg-Zn-Li. Houževnatost slitin Mg-Li stoupá s obsahem Li, avšak na úkor pevnosti, kterou však lze zvýšit prísadou Al nebo Zn [4]. Slitiny Mg-Al-Li vykazují mernou hmotnost nižší než cistý Mg. Oba typy slitin jsou velmi dobre tvaritelné za tepla i za studena. Vybrané slitiny lze za studena válcovat s redukcí až 60 % bez mezižíhání. Prítomnost Na v uvedených slitinách je škodlivá; proto je pri tavení nutné používat speciálních krycích solí. Slitina MgAl6Li3 se vyznacuje následujícími vlastnostmi : Rm = 310 MPa, tažnost A 5 = 19,5 %, Z = 24,3 %. 2.5. Komplexní slitiny V poslední dobe je venována vývoji komplexních horcíkových slitin zvýšená pozornost, napr. je rozvíjena slitina typu Mg-Zr. Predcházející výzkum ukázal príznivý vliv Zr na zjemnení zrna. Optimálních vlastností binární slitiny Mg-Zr, lze dosáhnout až pri obsahu kolem 0,7 % Zr. Uvedená slitina se používá na válcované plechy, které se vyznacují homogenními mechanickými vlastnostmi v podélném a prícném smeru (tab.4). Tabulka 4. Mechanické vlastnosti válcovaných plechu o tlouštce 2 mm vyrobených ze slitiny Mg-Zr Teplota zkoušení [ o C] Rp0,2 [MPa] 280 350 207 170 podélném Mechanické vlastnosti ve smeru: Rm [MPa] 238 226 A [%] 11,3 20,0 Rp0,2 [MPa] 219 179 prícném Rm [MPa] 24,9 22,7 A [%] 15,7 20,8 Zjemnení struktury vlivem zirkonia lze využít i u polykomponentních slitin, pricemž výsledek není neovlivnen Zn, Cd, Ce, Ca, Th, Cu, Bi, Be. Zinek zvyšuje rozpustnost Zr v matrici o 0,1 až 0,2 %. Slitiny horcíku (3 % Zn, 2 % Cd, 0,7 % Zr) dosahují po tvárení a po žíhání pri teplotách 230 až 240 o C následující vlastnosti : Rp0,2 > 250 MPa, Rm > 280 MPa, A = 38 %. Je zrejmé, že tvárené slitiny Mg-Zn-Zr mají výhodnejší mecha nické vlastnosti než slitiny Mg- Al-Zn a krome toho vykazují vyšší odolnost proti korozi pod napetím podstatne vyšší tvaritelnost (približující se tvaritelnosti hliníku). Výsledky výzkumu ukazují, že snížením obsahu necistot (Fe, Ni a P) se stávají slitiny Mg-Zr-Zn odolnými vuci korozi v morské vode i bez povrchových úprav. Slitiny Mg-Mn-Ce jsou cenove nákladnejší a to vzhledem k vysoké cene ceria. Tyto slitiny lze využít predevším za zvýšených teplot (260 až 316 o C;odolností proti tecení se vyrovnají hliníkovým slitinám). Tepelné zpracování sestává z homogenizacního žíhání pri teplotách 566 o C po dobu 4 hodin a precipitacního stárnutí pri teplotách kolem 200 o C po dobu 16 h. Z dalších legujících prvku tvorících s horcíkem tuhé roztoky, prichází v úvahu ješte kadmium a stríbro. Prísada Cd zvyšuje tažnost, což se uplatní i u slitin Mg-Cd-Zn. U tvárené slitiny MgCd4Zn4 lze dosáhnout pevnosti kolem 240 MPa pri A 5 = 22 %. Hustota této slitiny se pohybuje kolem 2370 kg.m -3, takže se jen málo liší od slitin hliníkových, které se vyznacují podstatne vyšší pevností. Kadmium snižuje rozpustnost Al v horcíku. Slitina MgAl8Cd1Mn dosahuje po protlacování : Rp0,2 ~ 200 MPa, Rm ~ 300 MPa, A 5 až 17 %. 5

Ješte vyšší pevnost vykazuje slitina MgAl8Cd8 ( Rm ~ 400 MPa). Kalením se získá presycený tuhý roztok, který se precipitací vytvrzuje. Výkovky ze slitiny typu MgAl8Cd8Ag2 dosahují po trístupnovém tepelném zpracování (homogenizacní žíhání - 410 o C/6h; po kalení a popouštení - 130 o C/120 h) meze kluzu 300 MPa, Rm ~ 450 MPa, A 5 ~ 4,2 %. Korozivzdornost slitiny prísadou stríbra klesá a hustota vzrustá. 2.7. Kompozity Vývoj se rovnež zameruje na kompozity s horcíkovou matricí zpevnenou vlákny Al 2 O 3 nebo cásticemi SiC. K príprave se využívají metody práškové metalurgie i kombinace speciálního lití a protlacování. Pro výrobu kompozitu mohou být použity bežné slévárenské slitiny. Jako matrice se nejcasteji používá slitiny s 9 % Al a prídavky Zn a Mn. Mechanické vlastnosti kompozitu pripravených práškovou metalurgií, nebo odlitých z taveniny s dispergovanými cásticemi SiC vykazují výrazné zvýšení pevnostních vlastností a zvýšení modulu pružnosti [5]. 3. DEFORMACNÍ CHOVÁNÍ Tvárení horcíkových slitin je obtížné, protože tvaritelnost kovu, krystalizujících v hexagonální soustave, je podstatne menší než kovu kubických. Duvodem je malý pocet skluzových mechanizmu. Skluz dislokací probíhá ve vybraných krystalografických rovinách a smerech a je rízen tremi zákony [6] : a) smer skluzu je vždy totožný se smerem, který je nejhusteji obsazen atomy; b) skluz obvykle probíhá v nejhusteji obsazených rovinách krystalu; c) z možné skupiny rovin a smeru v krystalové mrížce je aktivní ten skluzový systém (rovina a smer), v nemž má smykové napetí nejvyšší hodnotu. Až do teploty asi 220 o C je u horcíku jedinou skluzovou rovinou basální plocha (000 a smery [1120]. Celkový pocet skluzových systému je 1 x 3 = 3. Pri vyšších teplotách nastává skluz též na rovinách (1010), ve smeru [1120], tj. 3 x 1 = 3 a v rovinách (101; ve smeru [1120] je celkem 6 x 1 = 6. Jsou to roviny a smery HTU mrížce, které jsou nejhusteji obsazeny atomy. Zvýšením poctu skluzových systému tvaritelnost významne roste. Hodnoty kritického skluzového napetí kr, pri nichž dochází k pohybu dislokací jsou pro cistý horcík relativne nízké. Hodnota kritického skluzového napetí závisí na cistote kovu, strukture, rychlosti zatežování, teplote v prubehu zatežování, na mechanickém nebo tepelném zpracování. Velikost kritického skluzového napetí je tím nižší, cím je cistota kovu vyšší. Necistoty tvorící se základním kovem tuhé roztoky zvyšují kr intenzivneji než necistoty, které jsou v základním kovu nerozpustné. Pokud kov a prísada tvorí tuhý roztok, pak hodnota kr je tím vyšší, cím je rozdíl mezi velikosti atomu obou kovu vetší, cím se oba kovy od sebe více liší elektrochemickými vlastnostmi. Vliv prímesových atomu o koncentraci c ( at. %) v mrížce, které interagují s dislokacemi a zvyšují kritické skluzové napetí kr, lze stanovit podle rovnice: n kr c ( kde n je exponent (n ~ 0,5 až 0,66). U vetšiny kovu se vzrustající teplotou hodnota t kr klesá. U horcíku vliv teploty není jednoznacný, nebot pri ruzných teplotách mohou být v cinnosti ruzné aktivní skluzové roviny [7]. Napr. pri teplote místnosti má Mg jen jeden systém cinných skluzových rovin, pri 6

zvyšování teploty se zvetšuje pocet aktivních skluzových rovin, což se projevuje rychlým snižováním kr. Mez kluzu lze približne stanovit pomocí rovnice : kr kr m (2) kde m je Schmiduv faktor (m max = 0,5). Vlastnosti horcíkových slitin jsou výrazne závislé na dosahovaném strukturním stavu, který je funkcí jednak chemického složení, jednak závisí na úrovni zpevnení matrice. V této souvislosti je úcelné venovat pozornost parametrum zpracování slitin a jejich optimalizaci s cílem spolehlivého dosažení požadovaných a reprodukovatelných vlastností. V predchozí práci [8] byla venována pozornost korozivzdornosti a vlastnostem slévárenské slitiny Al9Zn2Mn. Predkládaný príspevek je orientován na stanovení vlivu ruzných výchozích strukturních stavu a podmínek válcování na výslednou mikrostrukturu a mechanické vlastnosti horcíkové slitiny MgZn2Mn1. 4. EXPERIMENTÁLNÍ CÁST K experimentálnímu overení deformacního chování a vlivu podmínek válcování na vývoj struktury byla použita slitina horcíku používaná pro výkovky s následujícím chemickým složením :1,91 % Zn; 0,89 % Mn; 0,04 % Al; 0,01 % Fe; zbytek Mg (MgZn2Mn. Vstupní materiál byl ve dvou stavech: ) bez základního tepelného zpracování 2) po tepelném zpracování (T4) Tepelným zpracováním slitiny MgZn2Mn1 se dosáhlo toho, že sekundární fáze a precipitáty na bázi zinku a manganu se rozpustily v základní matrici (obr. 1b).. Výchozí vzorky mely tvar hranolu o rozmerech h o = 10 mm; b o = 25 mm; l o = 100 mm. Vzorky byly rozdeleny do ctyr skupin a oznaceny podle pocátecního strukturního stavu 1x bez tepelného zpracování; 2x po tepelném zpracování. Válcování probíhalo konstantním absolutním úberem o velikosti 1 mm pri teplotách 380 a 420 o C. Válcovalo se šesti pruchody na duo válcovací stolici s prumerem válcu 70 mm. Z provalku byl po jednotlivých pruchodech odebrán materiál na vyšetrení mikrostruktury a pro stanovení mechanických vlastností. Krome válcování bylo na trecím vretenovém lisu LF 40 provedeno pechování složených vzorku na pomernou deformaci e = 75 %. 4.1. Rozbor výsledku Mikrostruktura všech vzorku nezávisle na vybraném postupu válcování (kování) se jeví pri pozorování svetelným mikroskopem jako rekrystalizovaná. Po válcování za tepla je struktura relativne jemnozrnná s ruznou velikostí zrn po tlouštce válcovaných pásku. Prumerná velikost zrn se v závislosti na dokovacích teplotách pohybuje kolem 100 µm a závisí na teplote a velikosti deformace (obr.. 7

Vliv dotvárecí teploty na velikost zrna slitiny MgZn2Mn1 200 Prumer zrna (D z ), m 150 100 50 Dz = 2,508.e 0,008T 0 250 300 350 400 450 500 550 Teplota, o C Obr. 1. Vliv teploty tvárení na prumernou velikost zrn Je patrný rozdíl v odlišnosti struktury u vzorku bez a s tepelným zpracováním. U vzorku bez tepelného zpracování (obr. 2a) se v základní strukture vyskytují oblasti s odlišnou fází, která se soustreduje na hranicích zrn. Tepelným zpracováním slitiny MgZn2Mn1 dosáhneme, že sekundární fáze (precipitáty) na bázi zinku a manganu se rozpustí v základní matrici (obr. 2b), ale zároven dochází k rustu zrna. Strukturní charakteristiky jednotlivých vzorku se mení ve smeru tlouštky provalku. Jemnozrnná struktura na povrchu se pozvolna mení smerem k ose provalku na hrubozrnnou. Velikost zrna základní matrice v ose vzorku lze odhadnou na 50 až 60 m. Z polygonálního tvaru zrn lze predpokládat, že behem deformace probehla rekrystalizace a rovnež došlo k opevnení [9]. Rozdíly ve velikosti zrn ve vývalku jsou dány nerovnomerností deformace a rovnež teplotním spádem a) b) Obr. 2. Struktura slitiny MgZn2Mn1 po prvém pruchodu pri teplote 380 o C : a) bez základního tepelného zpracování b) po tepelném zpracování (T4) 8

Vliv vyšší teploty válcování na vývoj struktury po prvém pruchodu je demonstrován na obr. 3. a) b) Obr. 3. Struktura slitiny MgZn2Mn1 po prvém pruchodu pri teplote 420 o C : a) bez základního tepelného zpracování b) po tepelném zpracování (T4) Tvaritelnost a vliv dotvárecí teploty na velikost zrna byla hodnocena pomocí pechovací zkoušky v teplotním intervalu 300 až 500 o C. Vzorky válcového tvaru s pomerem h/d = 2 byly nekolika údery napechovány až na e = 75 %. Rychlost deformace se pohybovala kolem hodnoty 7 s -1. Typická krivka napetí-deformace je na obr. 4. Vliv teploty kování na mezní deformaci slitiny MgZn2Mn1 70 60 50 m = -2E-05.T3 + 0,0217.T2-8,019.T + 985,26 m, % 40 30 20 10 0 250 300 350 400 450 500 550 Teplota, o C Obr. 4. Vliv teploty tvárení na mezní deformaci Behem válcování dochází k zjemnení výchozí struktury. Struktura po šestém pruchodu a po volném vychlazení na vzduchu je uvedena na obr. 5 pro teplotu válcování 380 o C a na obr. 6 pro teploty válcování 420 o C. 9

a) b) Obr. 5. Struktura slitiny MgZn2Mn1 po šestém pruchodu pri teplote 380 o C : a) bez základního tepelného zpracování b) po tepelném zpracování (T4) 5. ZÁVER a) b) Obr. 6. Struktura slitiny MgZn2Mn1 po pátém pruchodu pri teplote 420 o C : a) bez základního tepelného zpracování b) po tepelném zpracování (T4) Experimentálne byl overován význam zarazení a vliv tepelného zpracování T4 u slitiny MgZn2Mn1 na vývoj struktury pri válcování a pechování. Bylo provedeno srovnání dvou technologií válcování, lišící se vzájemne teplotou tvárení. Výsledky prokázaly vhodnost zarazení tepelného zpracování, pred vlastním ohrevem a válcováním. Uvedený postup 10

umožnuje získat tvárené polotovary s rovnomernejší strukturou. Ve zkoumaném intervalu teplot nebyly získány výraznejší rozdíly struktury. Príspevek vznikl za podpory Grantové agentury Ceské republiky pri rešení grantu 106/04/1346. LITERATURA [1] PTÁCEK,L., USTOHAL,V. Slitiny horcíku a jejich využití. In Metal 98. TANGER. Ostrava 1999, s. 45-49 [2] DEINZER,G.H., SUESS,U..: Status and potential of magnesium rolled products.automotive Light Metals,1, (2), 2000, p.34-35, 37-38. [3] SOMEKAWA, H., KOHSU, M., TANABE, S., HIGASHI,K.:The press formability in magnesium alloy AZ31. In Conference Magnesium Alloys 2000, Nagaoka City, Japan 27-29 July 2000. Materials Science Forum 2000, p. 177-182[19] TROJANOVÁ, Z. et al. In Proceedings of 3rd International Magnesium Conference. Institute of Materials, Manchester 1997, p. 359-363 [4]TROJANOVÁ, Z. et al. In Proceedings of 3rd International Magnesium Conference. Institute of Materials, Manchester 1997, p. 359-363 [5] MAISNAR, J. Kompozity na bázi horcíkových slitin. In INNOVATIONS 94. FTVS UK. Praha 1994, s.142-147. [6]WATANABE, H., MUKAI, T., HIGASHI, K. Microstructural factors affecting superplastic properties in magnesium based composites. Metallurgical and Materials Trans., 2001, Vol. 32, p. 923-929 [7] PTÁCEK,L., JANÍCEK,L., MAISNAR,J. Duvody snížené tvaritelnosti slitiny AZ 80. In Materiálové vedy na prahu 3. milénia. CVUT Brno, Brno 1999, s.232-236. [8] CÍŽEK, L., JONŠTA, Z., GREGER, M., HERNAS, A., PODRÁBSKÝ, T., Application, structure and properties of selected magnesium alloys. In: 6 th International Research/Expert Conference Trends in the Development of Machinery and Associated Technology TMT 2002, Neum, B&H, Bosna, s. 311-314 [9] CÍŽEK L., GREGER M., LÁSEK S., PAWLICA L., MAISNER J. Struktura a vlastnosti tvárených horcíkových slitin. In Sborník z konference Forming 2002. Katovice : Katedra mechaniki i technologii przerobki plastycznej, Politechnika Slaska. 2002, s 43-46. 11