Influence of the variable content of Al, Ni and Fe on the mechanical properties and susceptibility to cold working of aluminium bronze

Influencia del contenido variable de Al, Ni y Fe en las propiedades mecánicas y la susceptibilidad al trabajo en frío del bronce de aluminio

En este estudio se investigó la influencia del contenido variable de Al, Ni, Fe en el afinado del grano y el cambio de las propiedades mecánicas del bronce de aluminio fundido en lingotera de hierro. Se comprobó la susceptibilidad de los lingotes al trabajo plástico en frío en el proceso de laminación. Se demostró que una pequeña cantidad de hierro (0,8 % en peso) influía de forma significativa en el afinado del grano y en la mejora de las propiedades mecánicas. Para las aleaciones con un mayor contenido de Al, Fe y Ni, el valor máximo de la deformación verdadera de 0,36 se alcanzó en el proceso de laminación en frío. La posibilidad de alcanzar propiedades mecánicas similares para aleaciones con un contenido reducido de elementos de aleación se demostró tras aplicar la deformación verdadera de 0,61.

INTRODUCCIÓN

Los bronces al aluminio son aleaciones de cobre de alta resistencia y resistencia a cargas variables y condiciones corrosivas. El principal componente de aleación es el aluminio, que aumenta las propiedades de resistencia y dureza. Además del aluminio, el hierro, el manganeso y el níquel son aditivos importantes. El hierro tiene un efecto modificador, asegurando una microestructura de grano fino, lo que influye positivamente en el aumento de la resistencia, la dureza y la resistencia a la abrasión. La adición de manganeso mejora las propiedades mecánicas y también aumenta la resistencia a la corrosión. Al aumentar la resistencia de la aleación, el níquel también incrementa la conductividad térmica y eléctrica y la temperatura de funcionamiento. Los bronces al aluminio con un contenido de hasta el 9 % en peso de aluminio presentan una microestructura α monofásica en condiciones de equilibrio. En condiciones de enfriamiento fuera de equilibrio, experimentan una transformación martensítica β a altas temperaturas. La fase β sufre una descomposición eutectoide a temperaturas más bajas hasta α + γ2. La formación de γ2 es indeseable porque disminuye la tenacidad de la aleación y aumenta la susceptibilidad a la corrosión. La formación de γ2 indeseables se suprime mediante la adición de níquel y hierro, que aumentan el límite de solubilidad del aluminio hasta el 11 % y afectan a la precipitación de las fases κ más deseables. Este fenómeno se utiliza para la mejora térmica del bronce de aluminio con el fin de aumentar las propiedades de resistencia [1 - 3]. En muchos trabajos de investigación se analizó la influencia del recocido, el trabajo plástico en caliente y la velocidad de enfriamiento en la microestructura y las propiedades mecánicas de los bronces de níquel-aluminio [4 - 5]. Se realizó una investigación comparativa sobre las propiedades mecánicas y los cambios en la microestructura del bronce de aluminio producido con la tecnología de fabricación aditiva por arco de alambre (WAAM) en relación con la tecnología de fundición.