Development and characterization of Fe-Mn-Si-Cr-Ni alloy with shape memory effect

The shape memory effect represents a physical property of materials with great potential applications in several sectors of Industry. In metallic materials, it’s a phenomenon associated to martensitic transformation and its reversion process in which the material, after being deformed over its elastic limit, can reestablish its original form through heat treatment. It’s really worthwhile to explore this feature because it allows the fabrication of joints and pipe coupling joints without the use of welds. The stainless Fe-Mn-Si-Cr-Ni alloys which this property are potentially eligible for this application and thus have attracted attention of researchers because they’re a cheap economical alternative and easy to be produced when compared to copper and Nickel-Titanium alloys with shape memory shape effect. However, these stainless alloys still feature discrete values of shape recovery and limited corrosion resistance. Besides that, the fabrication processes of this alloys reported in literature involve the production through induction vacuum furnaces that add great cost to the final product and imply few engineering applications. In this regard, the present work aimed to contribute to the study of Fe-Mn-Si-Cr-Ni alloys with shape memory effect and creating and characterizing an alloy obtained by fusion in inductions furnace without controlled atmosphere, assessing the different conditions of material processing when in terms of microstructure, mechanical properties, degree of shape recovery and corrosion resistance. The fusion of the alloy has generated an ingot with a high level of non-metallic inclusions and a certain amount of interdendritic porosity as well as the formation of secondary phases in the microstructure. The homogenization treatment has dropped some of the secondary phases, but the air cooling generated precipitation in grain boundaries. In the heat-treated condition, the alloy featured better results in terms of shape recovery and corrosion resistance.Não recebi financiamentoO efeito de memória de forma representa uma propriedade física dos materiais com grande potencial para aplicações em diversos setores da indústria. Nos materiais metálicos, trata-se de um fenômeno associado à transformação martensítica e seu processo de reversão no qual o material, após ser deformado acima de seu regime elástico, consegue reestabelecer sua forma original mediante aquecimento. Essa característica é interessante de ser explorada, pois possibilita a fabricação de junções e sistemas de acoplamento de tubulações sem solda. As ligas inoxidáveis Fe-Mn-Si-Cr-Ni que apresentam essa propriedade são candidatas em potencial para essa aplicação e têm atraído a atenção de pesquisadores por ser uma alternativa econômica e de fácil produção quando comparadas as ligas com memória de forma à base de cobre ou níquel-titânio. No entanto, essas ligas inoxidáveis ainda apresentam valores discretos de recuperação de forma e resistência à corrosão limitada. Além disso, os processos de fabricação de ligas dessa natureza relatados na literatura envolvem a produção em fornos de indução a vácuo, o que agrega alto custo ao produto final e implica em poucas aplicações de engenharia. Nesse tocante, o presente trabalho visou contribuir para o estudo de ligas Fe-Mn-Si-Cr-Ni com memória de forma elaborando e caracterizando uma liga obtida por meio de fusão em forno de indução sem atmosfera controlada, avaliando-se as diferentes condições de processamento do material em termos de microestrutura, propriedades mecânicas, grau de recuperação de forma e resistência à corrosão. A fusão da liga gerou um lingote com alto nível de inclusões e certa quantidade de porosidades interdendríticas, além da formação de fases secundárias na microestrutura. O tratamento de homogeneização eliminou algumas das fases secundárias, mas o resfriamento ao ar gerou a precipitação em contornos de grão. Na condição trabalhada a quente, a liga apresentou os melhores resultados em termos de recuperação de forma e resistência à corrosão