Wpływ obróbki KOBO na właściwości plastyczne stopu magnezu AZ31

Obróbka Plastyczna Metali Vol. XXIII Nr 2 (2012) InŜynieria materiałowa w obróbce plastycznej Dr inŝ. Stanisław ZIÓŁKIEWICZ 1), mgr inŝ. Maria GĄSIORKIEWICZ 1), mgr inŝ. Patrycja WESOŁOWSKA 1), prof. dr hab. inŝ. Stefan SZCZEPANIK 2), prof. dr hab. inŝ. Robert SZYNDLER 1) 1) Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań 2) Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków e-mail: stziolk@inop.poznan.pl Wpływ obróbki KOBO na właściwości plastyczne stopu magnezu AZ31 Effect of KOBO treatment on the plastic properties of the AZ31 magnesium alloy Streszczenie Artykuł dotyczy oceny wpływu procesu wyciskania współbieŝnego na zimno prętów, metodą KOBO, na własności stopu AZ31. Przedstawiono wyniki badań własności plastycznych i struktury. Dla porównania badano własności prętów wyciskanych współbieŝnie na gorąco na prasach hydraulicznych. Stwierdzono, Ŝe pręty po procesie KOBO wykazują większy zakres plastyczności w temperaturach o ok. 50 C. W efekcie stop AZ31 po przeróbce metodą KOBO moŝe być poddany dalszej obróbce plastycznej, juŝ w temperaturze 175 C. Abstract The article pertains to the evaluation of the effect of the cold rod coextrusion process using the KOBO method on the properties of the AZ31 alloy. The results of tests of plastic properties and structure have been presented. For comparison, the properties of rods made by means of hot coextrusion on hydraulic presses were tested. It was stated that rods after the KOBO process exhibit a greater range of plasticity in temperatures of approximately 50 o C. In effect, the AZ31 alloy after treatment using the KOBO method may be subjected to further plastic working at temperatures as low as 175 o C. Słowa kluczowe: stop magnezu, metoda KOBO, obróbka plastyczna Keywords: magnesium alloy, KOBO method, plastic working 1. WSTĘP Stopy magnezu stają się bardzo interesującym materiałem konstrukcyjnym. Przewiduje się, Ŝe światowe zastosowanie stopów magnezu w najbliŝszych latach będzie systematycznie wzrastać, co oznacza, Ŝe coraz większa ilość części, zespołów maszyn i pojazdów będzie wykonywana z tych stopów. Szacowany, roczny wzrost zastosowań magnezu wynosi ok. 15-20% [1]. Szczególnie stop AZ31 jest obecnie szeroko stosowany, ze względu na dobre własności wytrzymałościowe, plastyczne i wysoką odporność na korozję. 1. INTRODUCTION Magnesium alloys are becoming a very interesting material for use in designs. It is predicted that the application magnesium alloys around the world will systematically increase in the years to come, which means that a greater number of parts and machine and vehicle units will be made from these alloys. The estimated yearly increase in magnesium applications is approximately 15-20% [1]. The AZ31 alloy is particularly widely used as of now due to its good strength and plastic properties as well as good corrosion resistance.

58 St. Ziółkiewicz, M. Gąsiorkiewicz, P. Wesołowska... DuŜe nadzieje wiąŝe się z metodami wytwarzania opartymi na duŝych odkształceniach plastycznych SPD (ang. Severe Plastic Deformation). 2. METODA KOBO Spośród wielu metod SPD, duŝą szansę na przemysłowe zastosowanie ma metoda KOBO. Jest to oryginalna polska technologia opracowana na Wydziale Metali NieŜelaznych Akademii Górniczo-Hutniczej przez prof. A. Korbela i prof. W. Bochniaka. Metoda KOBO polega na wymuszeniu lokalnego płynięcia metalu w pasmach ścinania, przez nałoŝenie na jednokierunkowy ruch narzędzi roboczych dodatkowego ruchu cyklicznie zmiennego. Zmiana drogi odkształcenia moŝe być wymuszona w typowych operacjach formowania metali np. w procesie wyciskania (rys. 1) przez zastosowanie obustronnie obracanej matrycy [2]. Metoda KOBO pozwala na odkształcanie plastyczne trudno odkształcalnych materiałów metalicznych z duŝymi stopniami przerobu plastycznego, przy stosunkowo niskich temperaturach (równieŝ na zimno) oraz otrzymywania materiałów o drobnoziarnistej, stabilnej strukturze. There are high hopes for production methods based on Severe Plastic Deformation (SPD). 2. KOBO METHOD Among many SPD methods, the KOBO method has a good chance for use in industrial applications. This is an original Polish technology developed at the Faculty of Non- Ferrous Metals of the AGH Technical University by Prof. A. Korbel and Prof. W. Bochniak. The KOBO method is based on forcing local metal flow in shearing bands by applying additional cyclically variable movement to the single direction movement of working tools. Change of the deformation path may be forced in typical metal forming operations such as the extrusion method (fig. 1) by applying a die that is rotated in both directions [2]. The KOBO method makes it possible to plastically deform hard-deformable metallic materials with high levels of plastic working at relatively low temperatures (also as cold) and to obtain materials with a fine-grained stable structure. Rys. 1. Schemat wyciskania metodą KOBO: 1 - wsad, 2 - pojemnik, 3 - stempel, 4 - obustronnie obracana matryca [2] Fig. 1. KOBO method extrusion scheme: 1 - charge, 2 - container, 3 - stamp, 4 - die rotated in both directions [2] 3. BADANIA LABORATORYJNE Materiałem badań były wlewki ze stopu magnezu AZ31 o składzie chemicznym przedstawionym w tablicy 1. Stop AZ31 jest stopem stosowanym na wyroby walcowane taśmy i blachy oraz na wyroby wyciskane. Do badań pobrano wałki o średnicy 40 mm. 3. LABORATORY TESTING The studied materials were AZ31 magnesium ingots with a chemical composition as presented in table 1. The AZ31 alloy is an alloy used for rolled products such as strips and sheets as well as for extruded products. Cylinders with diameters of 40 mm were acquired for studies.

Wpływ obróbki KOBO na właściwości plastyczne... 59 Tablica 1. Skład chemiczny badanego stopu AZ31 Table 1. Chemical composition of the studied AZ31 alloy Al Zn Mn Cu Mg Stop Alloy wag [%] % wt. AZ31 3,15 0,99 0,43 0,002 Reszta Remainder a) b) c) d) Rys. 2. Struktura pręta wyciśniętego metodą KOBO: materiał AZ31; v = 0,33 mm/s; F = 108T; ν 0 = zmienna: (a-b) - krawędź i środkowy obszar na początku wyciskanego pręta, (c-d) - krawędź i środkowy obszar na końcu wyciskanego pręta Fig. 2. Structure of a rod extruded using the KOBO method: material AZ31; v = 0.33 mm/s; F = 108T; ν 0 = variable: (a-b) - edge and central area at the beginning rod extrusion, (c-d) - edge and central area t the end of rod extrusion Proces wyciskania współbieŝnego metodą KoBo prowadzono na stanowisku badawczym znajdującym się w Katedrze Struktury i Mechaniki Ciała Stałego Akademii Górniczo- Hutniczej w Krakowie, otrzymując pręty o średnicy 10 mm (stopień przerobu λ = 16). Dobór parametrów wyciskania oparto na wcześniejszych wynikach badań procesu KOBO. Zastosowano prędkość przesuwu stempla 0,33 mm/s, kąt obracania matrycy ±8 i częstość 5 Hz. Temperatura początkowa próbki i narzędzi wynosiła 20 ºC. Na rysunku 2 przedstawiono mikrofotografie struktur wyciśniętych prętów. Miejsca obserwacji obejmują krawędź oraz środkowy The coextrusion process using the KoBo method was conducted on a testing station located at the Department of Solid Body Structure and Mechanics of the AGH Technical University in Cracow. Rods with a diameter of 10 mm were obtained (degree of processing λ = 16). Extrusion parameter selection was based on earlier results of KOBO process tests. The applied stamp advance rate was 0.33 mm/s, angle of die rotation ±8, and frequency 5 Hz. The initial temperature of the sample and tool was 20 ºC. Figure 2 shows micro-photographs of the structures of extruded rods. The places of observation include the edge and central area

60 St. Ziółkiewicz, M. Gąsiorkiewicz, P. Wesołowska... obszar pręta w początkowej i końcowej fazie wyciskania. Rysunek przedstawia jednorodną strukturę w obydwu obserwowanych obszarach (początkowego i końcowego) bez śladów rekrystalizacji. 4. WPŁYW TEMPERATURY I CZASU WYGRZEWANIA NA TWARDOŚĆ PRĘTÓW WYCIŚNIĘTYCH METODĄ KOBO Badano twardość próbek po wygrzewaniu w temperaturze od 100-250 C w czasie 15, 30, 45 i 60 min. Celem badań było uzyskanie informacji o wpływie nagrzewania, do procesu kształtowania plastycznego, na własności wsadu. Początkowa twardość prętów wytworzonych metodą KOBO i chłodzonych wodą wynosiła 89 HV0,5, a chłodzonych na powietrzu - 86 HV0,5. Pomiar czasu wygrzewania rozpoczęto po 8 minutach od włoŝenia do pieca, do nagrzania próbki na wskroś. Pomiary twardości na czole próbki przeprowadzono metodą Vickersa przy obciąŝeniu 0,5 N. Na rysunku 3 pokazano zmiany twardości stopu AZ31 w zaleŝności od temperatury i czasu wygrzania. Ze wzrostem temperatury i czasu wygrzewania próbki następuje spadek twardości. of the rod during the initial and final phases of extrusion. The figure shows a uniform structure in both observed areas (initial and final) without traces of recrystallization. 4. EFFECT OF TEMPERATURE AND SOAKING TIME ON THE HARDNESS OF RODS EXTRUDED USING THE KOBO METHOD The hardness of samples after soaking in a temperature from 100-250 C over a time of 15, 30, 45, and 60 min. was measured. The goal of these studies was to obtain information on the effect of heating in the plastic forming process on the properties of the charge. The initial hardness of rods produced using the KOBO method and cooled with water was 89 HV0.5, and for those cooled in air 86 HV0.5. Measurement of the soaking time was started after 8 minutes from the time of insertion into the furnace, until the sample was heated throughout its entire volume. Hardness measurements on the sample face were conducted using the Vickers method with a load of 0.5 N. Figure 3 shows changes in the hardness of the AZ31 alloy as a dependency between temperature and heating time. As the temperature and heating time of the sample increases, its hardness decreases. Wpływ czasu wygrzewania i temperatury na twardośc AZ31 95,0 AZ31 woda-200 C AZ31 woda-250 C AZ31 woda-300 C AZ31 powietrze-200 C AZ31 powietrze-250 C AZ31 powietrze-300 C 90,0 85,0 80,0 Twardość HV0,5 75,0 70,0 65,0 60,0 55,0 50,0 8+15 min 8+30min 8+45min 8+60 min Czas wygrzewania Rys. 3. Zmiana twardości próbek ze stopu AZ31 wyciskanych metoda KOBO, w zaleŝności od czasu wygrzewania w róŝnej temperaturze, chłodzonych na powietrzu i w wodzie Fig. 3. Change in the hardness of AZ31 alloy samples extruded by means of the KOBO method as a dependency between heating time at various temperatures, and cooling in air or water

Wpływ obróbki KOBO na właściwości plastyczne... 61 Tablica 2. Struktury próbek wyciskanych metodą KOBO wyŝarzanych w temperaturze 225 C i chłodzonych na powietrzu Table 2. Structures of samples extruded using the KOBO method and annealed at a temperature of 225 C and cooled in air Materiał wyjściowy Starting material 8+15 min, 225 C 8+30 min, 225 C AZ31 KOBO W tablicy 2 porównano struktury próbek badanych w temperaturze 225 C. Efekt rekrystalizacji moŝna dostrzec po okresie 30 min. wygrzewania. WyŜarzanie próbek ze stopu AZ31 w temperaturze niŝszej niŝ 225 C powoduje nieznaczne zmiany struktury, co świadczy, Ŝe stopień odkształcenia plastycznego stopu nie wpływa na uruchomienie procesu rekrystalizacji dynamicznej. 5. ODKSZTAŁCENIE GRANICZNE Celem badań było wyznaczenie odkształcenia granicznego próbek ze stopu AZ31 wyciśniętego metodą KOBO w zaleŝności od temperatury, w zakresie 20 do 225 C. Przyjęto dwie prędkości, prędkość odkształcenia: 0,5 s -1 - odpowiadającej kształtowaniu na prasach hydraulicznych i 8 s -1 - odpowiadającej kształtowaniu na prasach mechanicznych. Porównawczo, badano próbki wyciskane współbieŝnie metodą tradycyjną na prasie hydraulicznej. Proces tradycyjnego wyciskania współbieŝnego prowadzono w temperaturze 250 C, w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu, na stanowisku wyposaŝonym w prasę hydrauliczną o nacisku 2,5 MN. Wyciskano zgodnie z odkształceniem próbek wykonanych metodą KOBO tj. od średnicy wyjściowej 40 mm, do 10 mm. Table 2 compares the structures of samples tested at a temperature of 225 C. The recrystallization effect can be observed after a period of 30 min. of heating. Annealing of AZ31 alloy samples at a temperature that is lower than 225 C causes slight changes in structure, which indicates that the degree of plastic deformation of the alloy does not affect the start of the dynamic recrystallization process. 5. LIMIT DEFORMATION The goal of studies was to determine temperature-dependent limit deformation for AZ31 alloy samples extruded using the KOBO method, with a temperature range from 20 to 225 C. Two deformation rates were selected: 0.5 s -1 corresponding to forming on hydraulic presses and 8 s -1 corresponding to forming on mechanical presses. For comparison, samples coextruded using the conventional method on a hydraulic press were also studied. The conventional coextrusion process was conducted at a temperature of 250 C at the Metal Forming Institute in Poznan, on a station equipped with a hydraulic press with a pressing force of 2.5 MN. Extrusion was conducted in accordance with the deformation of the samples made using the KOBO method, that is, from an initial diameter of 40 mm to 10 mm.

62 St. Ziółkiewicz, M. Gąsiorkiewicz, P. Wesołowska... Próbki wykonane ze stopów magnezu AZ31 po tradycyjnym wyciskaniu współbieŝnym oznaczono AZ31-INOP, a próbki po wyciskaniu metodą KOBO, oznaczone odpowiednio AZ31-Kobo. Do badań z prętów wyciśniętych metodą KOBO i metodą tradycyjną pobrano próbki o średnicy 8 mm i wysokości 10 mm. Próbki toczono i polerowano w celu usunięcia potencjalnych wad na pobocznicy. Próbki odkształcano pomiędzy płaskimi płytami w temperaturze otoczenia, tj. 20 C oraz po nagrzaniu z kowadełkami, w piecu zainstalowanym na stanowisku badawczym, do temperatury odpowiednio 100, 150, 175, 200 i 225 C. Jako smar zastosowano pastę grafitową. Mierzono wysokość początkową oraz drogę przemieszczenia, do momentu zniszczenia próbki. Na tej podstawie obliczono wielkość odkształcenia krytycznego w zadanej temperaturze. Na rysunku 4a,b przedstawiono próbki ze stopu AZ31-INOP i AZ31-Kobo, po odkształceniu na maszynie wytrzymałościowej Zwick/Roell, na Wydziale InŜynierii Metali i Informatyki Przemysłowej AGH w Krakowie. ZaleŜności odkształcenia krytycznego stopu AZ31, przy prędkości odkształcania 0,5s -1 i 8 s -1 dla stopu AZ31 od temperatury przedstawiono na rysunku 5. Samples made from AZ31 magnesium alloys after conventional coextrusion were designated AZ31-INOP, and samples after KOBO method extrusion were designated AZ31-Kobo. For studies of rods extruded using the KOBO method and the conventional method, samples with a diameter of 8 mm and a height of 10 mm were acquired. Samples were turned and polished in order to remove potential defects on side surfaces. Samples were deformed between flat plates at ambient temperature, 20 C, and after heating with anvils, in a furnace installed at the testing station, to a temperature of 100, 150, 175, 200, and 225 C respectively. Graphite paste was applied as a lubricant. The initial height and path of dislocation until sample destruction were measured. On the grounds of the above measurements, the value of critical deformation for a set temperature was calculated. Figure 4 shows samples made from the AZ31-INOP and AZ-31 Kobo alloys after deformation on a Zwick/Roell testing machine at the Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science of the AGH Technical University in Cracow. Dependencies of critical deformation and temperature of the AZ31 alloy for deformation rates of 0.5s -1 and 8 s -1 have been presented in fig. 5. a) b) 1 2 3 4 5 6 Rys. 4. Próbki po odkształceniu i spęczaniu w temperaturze: 1 20 C; 2 100 C; 3 150 C; 4 175 C; 5 200 C; 6 225 C: a) ze stopu AZ31-INOP, b) ze stopu AZ31- Kobo Fig. 4. Samples after deformation and upset forging at temperatures: 1 20 C; 2 100 C; 3 150 C; 4 175 C; 5 200 C; 6 225 C: a) AZ31-INOP alloy, b) AZ31-Kobo alloy

Wpływ obróbki KOBO na właściwości plastyczne... 63 a) b) 90 80 Materiał AZ31 Odkształcenie ε% 70 60 50 40 30 KOBO AZ31 INOP AZ31 20 10 0 0 50 100 150 200 250 Temperatura [C] Rys. 5. Porównanie odkształcenia krytycznego w zaleŝności od temperatury ściskania ze stopu AZ31 próbek, otrzymanych przez wyciskanie tradycyjne i w procesie KOBO. Prędkości odkształcania: a - 0,5 s -1 ; b 8 s -1 Fig. 5. Comparison of critical deformation as a dependency on AZ31 sample compression temperature, with samples obtained from conventional extrusion and from the KOBO process. Deformation rates: a 0.5 s -1 ; b 8 s -1 Odkształcenie graniczne z badanego stopu magnezu, wyznaczone w momencie początku pękania, zaleŝy od sposobu przygotowania próbki. Wykazano, Ŝe do temperatury około 125 ºC odkształcenie graniczne materiału wyciskanego jest niewiele większe od odkształcenia granicznego dla materiału po procesie KOBO. PowyŜej temperatury 150 ºC odkształcenie graniczne materiału po procesie KOBO jest większe i przy temperaturze 175 ºC osiąga wartość 70%, i jest prawie stabilne do temperatury 225 ºC. Odkształcenie graniczne, wyznaczone w momencie początku pękania zaleŝy równieŝ od prędkości odkształcenia. Przy prędkości odkształcenia 8 s -1 dla badanego stopu, niezaleŝnie od metody wytwarzania, odkształcenia graniczne są identyczne w granicach błędu pomiarowego. Pewien wzrost odkształcenia granicznego próbek wytworzonych metodą KOBO przy temperaturze 225 C, obserwuje się w stosunku do próbek wytworzonych metodą wyciskania tradycyjnego. RóŜnica ta zanika przy temperaturze 250 C. W tablicy 3 porównano struktury stopu AZ31, po odkształceniu z róŝną prędkością, dla zbliŝonej wartości zgniotu, podczas spęczania w temperaturze 225 C. Limit deformation of the studied magnesium alloy determined at the time of the beginning of cracking is dependent on the sample preparation method. It was shown that up to a temperature of approximately 125 ºC, the limit deformation of the extruded material is slightly greater than the limit deformation of the material after the KOBO process. Above the temperature of 150 ºC limit deformation of the material after the KOBO process is greater, and at the temperature of 175 ºC, reaches a value of 70% and is almost stable up to a temperature of 225 ºC. Limit deformation determined at the time of the beginning of cracking is also dependent on the rate of deformation. For a deformation rate of 8 s -1 for the studied alloy, independently of the method of production, limit deformations are identical and within the boundaries of measurement error. A certain increase of limit deformation of samples produced using the KOBO method at the temperature of 225 C was observed in comparison with samples produced by means of the conventional extrusion method. This difference is no longer present at the temperature of 250 C. Table 3 shows a comparison of the AZ31 alloy structure after deformation at various rates, for a similar crumple value, during upset forging at a temperature of 225 C.

64 St. Ziółkiewicz, M. Gąsiorkiewicz, P. Wesołowska... Tablica 3. Porównanie zgładów metalograficznych próbek po zgniocie krytycznym odkształconych z prędkością 0,5 s -1 i 8 s -1 Table 3. Comparison of metallographic specimens of samples after critical strain, deformed at a rate of 0.5 s -1 and 8 s -1 Prędkość odkształcenia 0,5 s -1 Prędkość odkształcenia 8 s -1 Próbka AZ31_KOBO 225 o C, ε = 70% Próbka AZ31_INOP, temp. 225 C, ε = 70% Struktura próbek stopu AZ31 INOP jest częściowo zrekrystalizowana, natomiast struktura próbek AZ31 KOBO cechuje się wydłuŝonymi ziarnami bez widocznej rekrystalizacji. 6. BADANIA PLASTOMETRYCZNE Opierając się na informacjach literaturowych [4] przeprowadzono badania plastometryczne. Wyznaczono krzywe umocnienia przy róŝnej prędkości i temperaturze odkształcania jak w tablicy 4. The structure of AZ31 INOP samples is partially recrystallized, however the structure of AZ31 KOBO samples is characterized by lengthened grains without visible recrystallization. 6. PLASTOMETRIC STUDIES On the basis of information from the literature [4], plastometric tests were conducted. Strengthening curves for various deformation rates and temperatures were determined, as shown in table 4.

Wpływ obróbki KOBO na właściwości plastyczne... 65 Tablica 4. Parametry badań plastometrycznych Table 4. Plastometric test parameters Metoda i rodzaj materiału wytworzenia próbki Method of sample production and type Temperatura badań [ C] Testing temperature [ C] Prędkość odkształcenia [1s -1 ] Deformation rate [1s -1 ] of sample material AZ31 KOBO 20, 100, 150, 175, 225 0,1, 5, 30 AZ 31 INOP (tradycyjnie) AZ 31 INOP (conventional) 225 5 a) b) 400 NapręŜenie uplastyczniające w temp. 175C, prędkość odkształcenia ε/ t=5 s -1 AZ31 INOP AZ31 KOBO 300 NapręŜenie uplastyczniające w temp. 225C, prędkość odkształcenia ε/ t=5 s -1 AZ31INOP AZ31KOBO NapręŜenie uplastyczniające [MPa] 350 300 250 200 150 100 50 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Odkształcenie [ε=ln(h1/h0)] NapręŜenie uplastyczniające [MPa] 250 200 150 100 50 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 Odkształcenie [ε=ln(h1/h0)] c) NapręŜenie uplastyczniające w temp. 175C, prędkość odkształcenia ε/ t=0,1s -1 300 AZ31 INOP AZ31 KOBO NapręŜenie uplastyczniające [MPa] 250 200 150 100 50 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Odkształcenie [ε=ln(h1/h0)] Rys. 6. Krzywe napręŝenia uplastyczniającego w zaleŝności od odkształcenia, temperatury i prędkości odkształcania badanych stopów magnezu: a) temp. 175 C, prędkość odkształcenia 5 s -1 ; b) temp. 225 C, prędkość odkształcenia 5 s -1 ; c) temp. 175 C, prędkość odkształcenia 0,1 s -1 Fig. 6. Plasticizing stress curves as dependencies of deformation, temperature, and deformation rate of the studied magnesium alloys: a) temp. 175 C, deformation rate 5 s -1 ; b) temp. 225 C, deformation rate 5 s -1 ; c) temp. 175 C, deformation rate 0.1 s -1 Na rysunku 6 przedstawiono zestawione wyniki badań plastometrycznych próbek ze stopu AZ31. NiezaleŜnie od prędkości odkształcania i metody wyciskania (KOBO, tradycyjnie) do temperatury 150 C odkształcenie rzeczywiste nie przekracza 0,15. UniemoŜliwia to kształtowanie badanego stopu metodami obróbki plastycznej na zimno. RównieŜ próby przeprowadzone w temperaturze 175 C przy prędkości odkształcenia 5 s -1 i więcej nie pozwalają na plastyczne kształtowanie wyrobów. Figure 6 shows compiled results of plastometric tests of AZ31 alloy samples. Independently of the deformation rate and extrusion method (KOBO, conventional), up to a temperature of 150 C, the actual deformation does not exceed 0.15. This makes it impossible to form the studied alloy using cold plastic working methods. Tests conducted at a temperature of 175 C for a deformation rate of 5 s -1 and greater also do not allow for plastic forming of products.

66 St. Ziółkiewicz, M. Gąsiorkiewicz, P. Wesołowska... JednakŜe, zmniejszenie prędkości odkształcenia do wartości 0,1 s -1 wskazuje, Ŝe próbki wyciskane metodą KOBO wykazują znaczący wzrost odkształcenia, porównywalny z odkształceniem tych materiałów w temperaturze 225 C. Badania wykazały, Ŝe przebiegi zaleŝności napręŝenie uplastyczniające - odkształcenie, w temperaturze 225 C, są zbieŝne z wynikami badań opisanymi w pracy [4]. 7. PODSUMOWANIE Sposób wyciskania z wlewka stopu magnezu AZ31 wpływa na jego własności. Wyciskanie na zimno metodą KOBO powoduje silną deformację ziaren charakterystyczną dla tego procesu. Struktura taka, do temperatury 225 C, nie podlega rekrystalizacji. Granica plastyczności oraz napręŝenie uplastyczniające w zakresie temperatury badań od 20 do 225 C, dla materiału po procesie KOBO, są wyŝsze w porównaniu do materiału po tradycyjnym wyciskaniu współbieŝnym. Interesującym wynikiem jest to, Ŝe powy- Ŝej temperatury 150 ºC odkształcenie graniczne stopu AZ31, po procesie KOBO, jest większe niŝ po wyciskaniu tradycyjnym, a przy temperaturze 175 ºC osiąga wartość 70%, która jest prawie stabilna do temperatury 225 ºC. Wzrost odkształcalności jest widoczny przy małych prędkościach odkształcania (tj. 0.5 s -1 ); przy odkształceniu 8 s -1 obserwuje się podobną tendencję. Własności te potwierdzają badania plastometryczne. W badaniach nie udało się wyjaśnić przyczyn wyraźnego wzrostu odkształcalności próbek wytworzonych metodą KOBO w temperaturze poniŝej 200 C. MoŜna wnioskować, Ŝe zwiększenie odkształcalności badanych materiałów po procesie KOBO jest efektem skumulowanej energii odkształcenia, która w procesie spęczania ujawnia zdolności materiału do odkształcania w warunkach nadplastyczności. Praca finansowana przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa WyŜszego w ramach projektu Nr N N507 439938. However, decreasing the deformation rate to a value of 0.1 s -1 indicates that samples extruded using the KOBO method exhibit a significant increase in deformation, comparable to the deformation of these materials at a temperature of 225 C. Studies showed that the courses of plasticizing strain deformation dependencies at a temperature of 225 C correspond with the results of the studies described in work [4]. 7. CONCLUSIONS The method of extrusion of the AZ31 magnesium alloy ingot has an effect on its properties. Cold extrusion using the KOBO method causes strong deformation of grains that is characteristic of this process. This structure is not subject to recrystallization up to a temperature of 225 C. The yield point and plasticizing stress in the range of testing temperatures from 20 to 225 C for the material after the KOBO method are greater in comparison to the material after conventional coextrusion. An interesting result is that above the temperature of 150 ºC, the limit deformation of the AZ31 alloy after the KOBO process is greater than after conventional extrusion, and at a temperature of 175 ºC, reaches a value of 70%, which is almost stable up to the temperature of 225 ºC. An increase in deformability is visible for small deformation rates (that is 0.5 s -1 ); for a deformation rate of 8 s -1, a similar tendency is observed. These properties are confirmed by plastometric tests. It was not possible to determine the causes of the significant increase in deformability of samples produced by means of the KOBO method at temperatures below 200 C during studies. It can be concluded that the increase in the deformability of the studied materials after the KOBO process is the effect of accumulated deformation energy, which reveals the materials capability of deformation in super-plastic conditions during the upset forging process. This work is financed by the Ministry of Science and Higher Education within the framework of project No. N N507 439938.

Wpływ obróbki KOBO na właściwości plastyczne... 67 LITERATURA/REFERENCES [1] Bohlen J., Letzig D., Kainer K.U.: New Perspectives for Wrought Magnesium Alloys. Materials Science Forum, 2007 Vols. 546 549 s. 1-10. [2] Korbel A., Bochniak W.: Method of Plastic Forming of Materials. U.S. Patent no 5, 737, 959 (1997). [3] Kostecki M., Bochniak W., Olszyna A.: Otrzymywanie kompozytów Cu/Al2O3 metodą współbieŝnego wyciskania. KOBOKOMPOZYTY (COMPOSITES) 6(2006)4, s. 29-34. [4] Kuc D., Hadasik E., Niewielski G., Płachta A.: Structure and plasticity of the AZ31 magnesium alloy after hot deformation. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 2008 Vols. 27 s. 27-30. [5] Raport projektu N N507 439938.