Industria Fusoria 2-2016

tecnico
Temperatura °C
Bronzi al Mn (1-5wt%Mn)
Bronzi in Al-Mn (1-5wt%Mn)
Punto di Congruenza (39-45wt%Mn)
Percentuale in peso di manganese
Fig. 1 - Questo diagramma delle fasi Cu-Mn deriva dal “Journal of Alloy Phase Equilibia”.
venire colato come un metallo
puro. La caratteristica che distingue
la lega vicina al punto di
congruenza è la microstruttura di
solidificazione di tipo cellulare,
che mostra una distinta mancanza
di microporosità (Fig. 2). In aggiunta
nessuna delle microstrutture
analizzate in questo lavoro
nei molti campioni eseguiti non
hanno mostrato una microporosità
riconducibile al ritiro, fino a
risoluzioni di 1μm. Nei getti una
solidificazione cellulare è molto
vantaggiosa dal punto di ridurre
o eliminare tutti i difetti associati
alla solidificazione dendritica,
come microporosità, microsegregazione
e criccatura a caldo.
Questi benefici sono molto inusuali
in leghe a questi livelli di
concentrazione.
composizione e temperatura, in
pratica quindi senza campo di
solidificazione, come nel caso
dei metalli puri. La scomparsa
della condizione di sottoraffreddamento
vicino alla zona di
congruenza Cu-Mn suggerisce
che queste leghe potrebbero
avere elevata colabilità, che non
è inusuale per le leghe di rame,
specialmente a così elevate concentrazioni.
Una solidificazione
non dendritica può similmente
portare ad un beneficio alla fluidità
diminuendo la resistenza
all’afflusso del materiale in canali
stretti (sezioni sottili). Un contributo
addizionale all’elevata fluidità
è dato dalla più bassa temperatura
di liquidus al punto di
congruenza Cu-Mn rispetto alle
leghe di rame per getti. Con lo
stesso surriscaldamento il tempo
di completa solidificazione è così
più lungo, grazie alla più bassa
differenza di temperatura metallo-stampo,
che guida la velocità
di raffreddamento.
Lo scopo di questo articolo è
esplorare questo tipo di solidificazione
e caratteristiche dei getti
attraverso lo studio sistematico
dello sviluppo della microstruttura
e le proprietà meccaniche di
getti in lega Cu-Mn basate sulla
composizione di congruenza. Il
diagramma in Fig. 1 sembra essere
il più affidabile per i valori di
Liquidus, Solidus, e punto di congruenza.
Il punto di congruenza
è 1146 ±3 K e 38±2 at% di Mn
con una larga incertezza nella
composizione dovuta alla ampiezza
del punto di minimo. La
composizione in peso equivalente
è il 34,6 ±1,2% in Mn, che è
stata la composizione utilizzata in
questo studio.
Solidificazione cellulare
L’aspetto più significativo di
questo studio ha a che fare con
la microstruttura delle leghe Rame-Manganese
che limita la porosità
da microritiro e migliora la
fluidità. Questo potenziale può
portare ad ottenere un materiale
con le caratteristiche meccaniche
di una lega ma è capace di
Strutture completamente cellulari
sono state ottenute a composizioni
fino al 3% in più rispetto alla
composizione di congruenza.
Per deviazioni maggiori la solidificazione
è risultata inizialmente
cellulare per migrare alla forma
leggermente dendritica al cuore
dei lingotti, con una minore profondità
della zona di transizione
con l’aumento della deviazione
Fig. 2 - Immagini della lega Cu-35Mn attaccata.
Mostrano la struttura cellulare al centro
del getto (a) ed una sezione assiale vicino
alla superficie (b).
Industria Fusoria 2/2016
87