Influence of Austenite Grain Size on Mechanical Properties of Stainless SMA

Abstract

This paper presents experimental results relating the initial austenite grain size to bulk hardness, compressive yield stress (σ 0.2% ) and volume fraction of stress-induced ε martensite. It is shown that the bulk hardness obeys quite closely the Hall-Petch equation while the yield stress, σ 0.2% , decreases with decrease of grain size, indicating that the induction of ε martensite mechanically is easier for the materials with finer grains. This fact is corroborated by the observed increase of the volume fraction of stress-induced ε martensite with decrease of grain size. Inversely, after shape recovery heating, the volume fraction of residual stress-induced ε martensite increases as the grain size increases, e.g. the increase in grain size hinders the reversible martensitic transformation.

Estudo do efeito de memória de forma em ligas inoxidáveis usando ensaio de compressão

“…Nesse tipo de ensaio (onde a transformação  é induzida mecanicamente), as recuperações Re e Rf foram obtidas por medidas realizadas diretamente nos corpos-de-prova, sendo a recuperação total a soma das duas contribuições (Figura 1). A vantagem do ensaio de compressão é que, além de permitir avaliar, separadamente, as propriedades de recuperação de forma, a curva força (kN) versus deformação (mm) pode ser usada para a determinação de outras propriedades mecânicas, como limite de escoamento  0,2% (Nascimento, 2008) e (Otubo, 2002). Para tanto é necessária uma boa defi nição nas curvas de carregamento.…”

“…Os ensaios realizados com a liga II (h o = 20 mm) resultaram em uma deformação mais homogênea, o que refl etiu em curvas de carregamento mais defi nidas (Figura 3). Esse resultado possibilitou uma maior precisão na determinação das propriedades mecânicas e de recuperação de forma (Otubo, 2002e Nascimento, 2003. Essa é uma das principais vantagens em realizar os ensaios com corpos-de-prova com maior altura, aumentando a região de deformação homogênea.…”

“…Os primeiros resultados de recuperação de forma na liga II foram analisados em função da microestrutura em trabalho anterior (Nascimento, 2003), onde se verifi cou que a redução do tamanho de grão austenítico facilitou a transformação e reversão da martensita-, melhorando as propriedades de recuperação de forma. Complementando as informações anteriores (Nascimento, 2003(Nascimento, e 2008 e (Otubo, 2002), nesse trabalho, foi verifi cado o efeito do treinamento na Rf. Na Figura 5, o aumento da recuperação de forma com os ciclos de treinamento foi mais pronunciado entre os ciclos (1 II ) e (3 II ), havendo uma tendência a se estabilizar entre os ciclos (3 II ) e (5 II ), onde a proporção de martensita residual foi maior (Nascimento, 2008).…”

Grain size effect on the structural parameters of the stress induced epsilonhcp: martensite in iron-based shape memory alloy

“…The γ(fcc)→ε(hcp), γ(fcc)→α'(bcc) and γ(fcc)→ε(hcp)→α'(bcc) transformations can also occur and they depend on factors such as chemical composition and thermo-mechanical cycles. The forward and backward movements of Shockley partial dislocations on alternate {111} austenite planes promote the reverse ε(hcp)→γ(fcc) transformation resulting on the shape recovery of these materials 4,7,[9][10][11][12][13] . According to the literature 4,7 , the thermo-mechanical treatment, chemical composition, and grain size (GS) reduction are some factors that have a strong influence on the SME, mechanical properties and structural parameters of austenitic and martensitic phases.…”

“…Iron-based shape memory alloys have been extensively studied in the last years due to their good shape recovery properties compared to other materials [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12] . In stainless alloys, the shape memory effect (SME) is the result of a γ(fcc)↔ε(hcp) martensitic transformation [1][2][3] .…”