EP0864664A1 - Process for producing a superelastic article from an alloy of nickel and titanium - Google Patents
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- EP0864664A1 EP0864664A1 EP98420004A EP98420004A EP0864664A1 EP 0864664 A1 EP0864664 A1 EP 0864664A1 EP 98420004 A EP98420004 A EP 98420004A EP 98420004 A EP98420004 A EP 98420004A EP 0864664 A1 EP0864664 A1 EP 0864664A1
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/006—Resulting in heat recoverable alloys with a memory effect
Definitions
- the invention relates to a method for manufacturing a superelastic part made of nickel and titanium alloy.
- the method of the invention aims, on the contrary, to produce a truly superelastic part thanks to a reasoned choice of the composition of the titanium and nickel alloy and a martensite platelet generation heat treatment in this alloy.
- This object is achieved by the process of the invention which is characterized in that it consists in producing an ingot from of a mixture of nickel and titanium comprising 55.6% ⁇ 0.4% in weight of nickel and to carry out a heat treatment of generation of martensite wafers by subjecting said part at a temperature between 480 and 520 ° C during a duration between 1 and 60 minutes.
- the ingot produced has a transition temperature at the end of the appearance of austenite A f of less than 20 ° C. under stress, so that the material is really superelastic under normal temperature conditions.
- the martensite platelet generation heat treatment facilitates the movements of these platelets inside the material, which corresponds to the superelastic nature.
- the process also includes a step of flash annealing, this annealing flash being carried out at a temperature between 600 ° and 800 ° C for a period of between 10 and 30 seconds, this duration being a function of the transverse dimensions of the part.
- This flash annealing partially anneals the surface of the part, which increases its ductility without harming its elasticity.
- the process includes a crystallization annealing step prior to platelet generation heat treatment of martensite, this crystallization annealing being carried out at a temperature between 700 and 800 ° C, preferably between 720 and 780 ° C for a period greater than two minutes.
- the temperature range chosen for crystallization annealing achieves true crystallization without precipitation phases of the alloy rich in nickel and without embrittlement of the alloy by grain enlargement.
- the process includes a work hardening step prior to treatment thermal generation of martensite wafers, this work hardening being between 15 and 28%, preferably between 20 and 27%.
- the purpose of work hardening is to break the structure of annealing and creating dislocations serving as sites of germination to deformation martensite.
- this work hardening is cold or lukewarm, i.e. at a temperature less than 500 ° C.
- work hardening can be performed with intermediate annealing, at a temperature between 400 and 550 ° C.
- An alloy is really superelastic when the deformation martensite created under a stress ⁇ is not stable.
- the alloy should not be in the martensitic state in this temperature range. In other words, an alloy is sought whose temperature M s is less than -20 ° C.
- the temperature difference separating M s and A f is of the order of 40 ° C for titanium and nickel alloys, so that, to comply with the condition previously stated, it is necessary to '' have an alloy whose temperature A f under stress is less than 20 ° C.
- the effect of a stress on an alloy of titanium and nickel influences the temperatures identified above, to the point that these can be shifted upwards by approximately 30 ° C. This is why, when it is desired to have a temperature A f of less than 20 ° C under stress, it is necessary to provide an alloy composition such that A f is less than -10 ° C in the absence of stress.
- condition A f below -10 ° C corresponds to an alloy of titanium and nickel rich in nickel, that is to say comprising nickel in a proportion of 55.6% ⁇ 0.4% by weight with, optionally, conventional addition elements such as iron, copper or vanadium, these elements replacing nickel according to rules known to those skilled in the art.
- Particularly interesting results have been obtained in the case where the percentage of nickel is between 55.8 and 56% by weight.
- the process of the invention thus begins with a step 1 of mixture of nickel and titanium in the chosen proportions.
- Stage 1 is followed by a fusion 2, at a temperature of the order of 1300 to 1500 ° C., leading to a first transformation of the ingot when hot, ie at a temperature of between 900 and 1000 ° C., represented by stage 3.
- a fusion 2 at a temperature of the order of 1300 to 1500 ° C., leading to a first transformation of the ingot when hot, ie at a temperature of between 900 and 1000 ° C., represented by stage 3.
- Several stages of work hardening 4 and several stages of successive annealing 5 of the ingot can be provided, which is represented by the looping arrow F 1 in FIG. 3.
- the martensite platelet generation heat treatment included in the process of the invention which is represented by step 12 in FIG. 3, must not have a negative influence on the transition temperature A f, that is to say - say increase this temperature.
- the heat treatment may have the effect of precipitating TiNi 3 , Ti 2 Ni 3 or Ti 2 Ni 4 .
- this precipitation corresponds to a decrease in the relative value of nickel in the alloy, so that the transition temperature is displaced according to arrow F in FIG. 2 and that it increases in the unwanted direction. It is therefore important to avoid as much as possible the formation of TiNi 3 or other similar compounds during the heat treatment. It has been determined experimentally that little or no TiNi 3 is formed when the heat treatment is carried out at a temperature above 480 ° C.
- the process also includes a step 11 of flash annealing prior to platelet generation heat treatment martensite.
- This step 11 could also be later at treatment 12.
- This flash annealing is carried out at a temperature between 600 and 800 ° C for a period between 10 and 30 seconds. This duration depends on transverse dimensions of the wire, that is to say of its diameter.
- the purpose of the flash treatment is to improve the ductility, that is to say the fatigue resistance of the part, without harming with a superelastic effect. This is achieved if a fraction corresponding to approximately 10% of the mass of the part is annealed near the surface of it.
- this flash annealing can be carried out at a temperature included between 720 ° and 780 ° C.
- a step 6 of annealing treatment of crystallization is also planned before the heat treatment generation of martensite platelets.
- This annealing of crystallization must bring a real recrystallization of the whole piece, that is to say that the grains elongated during rolling must be able to be broken to form grains smaller.
- crystallization annealing must be long enough to bring the whole room to the desired temperature. For a small diameter wire, this is done after two about minutes. For a large piece or a coil complete with wire, crystallization annealing may take longer of one hour.
- the treatment of annealing tends to weaken the alloy by magnifying the grains or even burns when the annealing temperature reaches 900 ° C. This is why, for safety, we limit the annealing temperature at about 800 ° C.
- a step 8 work hardening is also provided in the process in order to break the annealing structure and create dislocations serving as a germination site for deformation martensite. Practical tests have shown that when this work hardening is limited to 15%, “annealed” austenite remains inside material and the superelastic effect is not optimal. We speak in this case of "soft" component of the material.
- This work hardening can be carried out in one or more stages, which is represented by the looping arrow F 2 in FIG. 3, cold or lukewarm, that is to say at a temperature below 500 ° C.
- an intermediate annealing step 9 can be provided at a temperature between 400 and 550 ° C so not to generate a new recrystallization of the alloy.
- This intermediate annealing allows, in particular, a setting easier workpiece shape while improving elongation elastic obtainable.
- the wire is calibrated in a shaping step 10.
- a superelastic part obtained by the process of the invention finds many applications.
- the process can be used for the manufacture of threads, the diameter is between 0.5 and 5 mm and which can serve as glasses frame, but also bra frame, cell phone antenna, needle, prosthetic piece or for ancillary equipment intended for the installation of prostheses in the medical field.
- the cross section of these wires can be round, square, rectangular or other, as desired the user.
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Abstract
Procédé de fabrication d'une pièce superélastique en alliage de nickel et de titane, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un lingot (1, 2, 3) à partir d'un mélange de nickel et de titane comprenant 55,6% ± 0,4% en poids de nickel et à procéder à un traitement thermique (12) de génération de plaquettes de martensite en soumettant ledit lingot à une température comprise entre 480 et 520°C pendant une durée comprise entre 5 et 45 minutes. Le procédé permet d'obtenir un matériau réellement superélastique à température ambiante. <IMAGE>Method of manufacturing a superelastic piece of nickel and titanium alloy, characterized in that it consists in producing an ingot (1, 2, 3) from a mixture of nickel and titanium comprising 55.6% ± 0.4% by weight of nickel and carrying out a heat treatment (12) to generate martensite wafers by subjecting said ingot to a temperature between 480 and 520 ° C for a period of between 5 and 45 minutes. The process provides a truly superelastic material at room temperature. <IMAGE>
Description
L'invention a trait à un procédé de fabrication d'une pièce superélastique en alliage de nickel et de titane.The invention relates to a method for manufacturing a superelastic part made of nickel and titanium alloy.
Il est connu de baptiser "matériaux superélastiques " des alliages de nickel et de titane ayant subi un traitement thermique et/ou un écrouissage. Sur un alliage martensitique à température ambiante, un écrouissage peut conduire à la formation de ce que l'on dénomme "martensite écrouie" qui confère une élasticité de l'ordre de 4%. Ceci ne permet pas de qualifier l'alliage obtenu de "superélastique".It is known to baptize "superelastic materials" nickel and titanium alloys which have been treated thermal and / or work hardening. On a martensitic alloy with room temperature, work hardening can lead to formation of what is called "hardened martensite" which gives an elasticity of the order of 4%. This does not allow qualify the alloy obtained as "superelastic".
Le procédé de l'invention vise au contraire à réaliser une pièce réellement superélastique grâce à un choix raisonné de la composition de l'alliage de titane et de nickel et à un traitement thermique de génération de plaquettes de martensite dans cet alliage.The method of the invention aims, on the contrary, to produce a truly superelastic part thanks to a reasoned choice of the composition of the titanium and nickel alloy and a martensite platelet generation heat treatment in this alloy.
Ce but est atteint grâce au procédé de l'invention qui est caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un lingot à partir d'un mélange de nickel et de titane comprenant 55,6% ± 0,4% en poids de nickel et à procéder à un traitement thermique de génération de plaquettes de martensite en soumettant ladite pièce à une température comprise entre 480 et 520°C pendant une durée comprise entre 1 et 60 minutes.This object is achieved by the process of the invention which is characterized in that it consists in producing an ingot from of a mixture of nickel and titanium comprising 55.6% ± 0.4% in weight of nickel and to carry out a heat treatment of generation of martensite wafers by subjecting said part at a temperature between 480 and 520 ° C during a duration between 1 and 60 minutes.
Grâce au procédé de l'invention, le lingot réalisé a une température de transition de fin d'apparition d'austénite Af inférieure à 20°C sous contrainte, de sorte que le matériau est réellement superélastique dans les conditions de température normales. Le traitement thermique de génération de plaquettes de martensite facilite les mouvements de ces plaquettes à l'intérieur du matériau, ce qui correspond au caractère superélastique.Thanks to the process of the invention, the ingot produced has a transition temperature at the end of the appearance of austenite A f of less than 20 ° C. under stress, so that the material is really superelastic under normal temperature conditions. The martensite platelet generation heat treatment facilitates the movements of these platelets inside the material, which corresponds to the superelastic nature.
Selon un premier aspect avantageux de l'invention, le procédé comprend également une étape de recuit flash, ce recuit flash étant effectué à une température comprise entre 600° et 800°C pendant une durée comprise entre 10 et 30 secondes, cette durée étant fonction des dimensions transversales de la pièce. Ce recuit flash permet de recuire partiellement la surface de la pièce, ce qui augmente sa ductilité sans nuire à son élasticité.According to a first advantageous aspect of the invention, the process also includes a step of flash annealing, this annealing flash being carried out at a temperature between 600 ° and 800 ° C for a period of between 10 and 30 seconds, this duration being a function of the transverse dimensions of the part. This flash annealing partially anneals the surface of the part, which increases its ductility without harming its elasticity.
Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le procédé comprend une étape de recuit de cristallisation antérieure au traitement thermique de génération de plaquettes de martensite, ce recuit de cristallisation étant effectué à une température comprise entre 700 et 800°C, de préférence entre 720 et 780°C pendant une durée supérieure à deux minutes. La gamme de températures choisie pour le recuit de cristallisation permet d'atteindre une vraie cristallisation sans précipitation des phases de l'alliage riche en nickel et sans fragilisation de l'alliage par grossissement des grains.According to another advantageous aspect of the invention, the process includes a crystallization annealing step prior to platelet generation heat treatment of martensite, this crystallization annealing being carried out at a temperature between 700 and 800 ° C, preferably between 720 and 780 ° C for a period greater than two minutes. The temperature range chosen for crystallization annealing achieves true crystallization without precipitation phases of the alloy rich in nickel and without embrittlement of the alloy by grain enlargement.
Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le procédé comprend une étape d'écrouissage antérieure au traitement thermique de génération de plaquettes de martensite, cet écrouissage étant compris entre 15 et 28%, de préférence entre 20 et 27%. L'écrouissage a pour but de casser la structure de recuit et de créer des dislocations servant de sites de germination à la martensite de déformation.According to another advantageous aspect of the invention, the process includes a work hardening step prior to treatment thermal generation of martensite wafers, this work hardening being between 15 and 28%, preferably between 20 and 27%. The purpose of work hardening is to break the structure of annealing and creating dislocations serving as sites of germination to deformation martensite.
Selon le cas, on peut prévoir que cet écrouissage est effectué à froid ou à tiède, c'est-à-dire à une température inférieure à 500°C.Depending on the case, it can be provided that this work hardening is cold or lukewarm, i.e. at a temperature less than 500 ° C.
Selon un autre aspect avantageux de l'invention l'écrouissage peut être réalisé avec un recuit intermédiaire, à une température comprise entre 400 et 550°C.According to another advantageous aspect of the invention work hardening can be performed with intermediate annealing, at a temperature between 400 and 550 ° C.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaítront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un procédé de fabrication d'un fil de monture de lunettes conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique de la déformation obtenue en fonction de la température selon les phases présentes dans un alliage métallique ;
- la figure 2 est une représentation schématique de la valeur de la température de transition de fin d'apparition d'austénite en fonction du pourcentage de nickel dans un alliage de nickel et de titane et
- la figure 3 est un schéma blocs du procédé de l'invention.
- Figure 1 is a schematic representation of the deformation obtained as a function of the temperature according to the phases present in a metal alloy;
- FIG. 2 is a schematic representation of the value of the transition temperature at the end of the appearance of austenite as a function of the percentage of nickel in a nickel and titanium alloy and
- FIG. 3 is a block diagram of the method of the invention.
Pour la fabrication d'une pièce superélastique telle qu'un fil formant monture de lunettes, le choix de la composition de l'alliage est effectué en fonction d'une des quatre températures caractéristiques de la transition entre l'état martensitique et l'état austénitique. Ces températures caractéristiques sont les suivantes :
- As est la température de début d'apparition d'austénite à partir de l'état martensitique ;
- Af est la température de fin d'apparition d'austénite à partir de l'état martensitique ;
- Ms est la température de début d'apparition de martensite à partir de l'état austénitique et
- Mf est la température de fin d'apparition de martensite à partir de l'état austénitique.
- A s is the temperature at which austenite begins to appear from the martensitic state;
- A f is the temperature at the end of the appearance of austenite from the martensitic state;
- M s is the temperature at which martensite begins to appear from the austenitic state and
- M f is the temperature at the end of the appearance of martensite from the austenitic state.
Un alliage est réellement superélastique lorsque la martensite de déformation créée sous une contrainte Σ n'est pas stable. Pour obtenir un matériau superélastique dans une gamme de températures correspondant à une utilisation commune, par exemple au-dessus de -20°C, il convient que l'alliage ne soit pas à l'état martensitique dans cette plage de températures. En d'autres termes, on recherche un alliage dont la température Ms est inférieure à -20°C.An alloy is really superelastic when the deformation martensite created under a stress Σ is not stable. To obtain a superelastic material in a temperature range corresponding to common use, for example above -20 ° C., the alloy should not be in the martensitic state in this temperature range. In other words, an alloy is sought whose temperature M s is less than -20 ° C.
En pratique, on a démontré que l'écart de température séparant Ms et Af est de l'ordre de 40°C pour les alliages de titane et de nickel, de sorte que, pour respecter la condition précédemment énoncée, il convient d'avoir un alliage dont la température Af sous contrainte est inférieure à 20°C. D'autre part, l'effet d'une contrainte sur un alliage de titane et de nickel influe sur les températures identifiées précédemment, au point que celle-ci peuvent être décalées vers le haut de 30°C environ. C'est pourquoi, lorsque l'on souhaite une température Af inférieure à 20°C sous contrainte, il est nécessaire de prévoir une composition d'alliage telle que Af soit inférieure à -10°C en l'absence de contrainte.In practice, it has been demonstrated that the temperature difference separating M s and A f is of the order of 40 ° C for titanium and nickel alloys, so that, to comply with the condition previously stated, it is necessary to '' have an alloy whose temperature A f under stress is less than 20 ° C. On the other hand, the effect of a stress on an alloy of titanium and nickel influences the temperatures identified above, to the point that these can be shifted upwards by approximately 30 ° C. This is why, when it is desired to have a temperature A f of less than 20 ° C under stress, it is necessary to provide an alloy composition such that A f is less than -10 ° C in the absence of stress.
Il a été déterminé de façon expérimentale que la condition Af inférieure à -10°C correspond à un alliage de titane et de nickel riche en nickel, c'est-à-dire comprenant du nickel dans une proportion de 55,6% ± 0,4% en poids avec, éventuellement, des éléments d'addition classiques tels que du fer, du cuivre ou du vanadium, ces éléments venant en substitution du nickel selon des règles connues de l'homme du métier. Des résultats particulièrement intéressants ont été obtenus dans le cas où le pourcentage de nickel est compris entre 55,8 et 56% en poids.It has been experimentally determined that the condition A f below -10 ° C corresponds to an alloy of titanium and nickel rich in nickel, that is to say comprising nickel in a proportion of 55.6% ± 0.4% by weight with, optionally, conventional addition elements such as iron, copper or vanadium, these elements replacing nickel according to rules known to those skilled in the art. Particularly interesting results have been obtained in the case where the percentage of nickel is between 55.8 and 56% by weight.
D'autre part, des essais sur un alliage dont la température Af est égale à 20°C ont montré que l'alliage est bien élastique à 20°C, mais de façon limite. En effet, à 15°C, l'alliage présente une composante "molle", signe que la martensite est stable, alors qu'à 25°C, l'alliage est parfaitement élastique. Ceci démontre que la limite fixée grâce à Af correspond à une réalité physique relative à l'utilisation du matériau.On the other hand, tests on an alloy whose temperature A f is equal to 20 ° C have shown that the alloy is very elastic at 20 ° C, but in a limiting manner. Indeed, at 15 ° C, the alloy has a "soft" component, a sign that the martensite is stable, while at 25 ° C, the alloy is perfectly elastic. This demonstrates that the limit set with A f corresponds to a physical reality relating to the use of the material.
Le procédé de l'invention débute ainsi par une étape 1 de
mélange de nickel et de titane dans les proportions choisies.The process of the invention thus begins with a
L'étape 1 est suivie d'une fusion 2, à une température de
l'ordre de 1300 à 1500°C, conduisant à une première transformation
du lingot à chaud, soit à une température comprise entre
900 et 1000°C, représentée par l'étape 3. Plusieurs étapes
d'écrouissage 4 et plusieurs étapes de recuit 5 successifs du
lingot peuvent être prévues, ce qui est représenté par la
flèche de bouclage F1 à la figure 3.
Le traitement thermique de génération de plaquettes de
martensite compris dans le procédé de l'invention, qui est
représenté par l'étape 12 à la figure 3, ne doit pas influer de
façon négative sur la température de transition Af c'est-à-dire
augmenter cette température. Or, dans les traitements thermiques
effectués à une température inférieure à environ 450°C, le
traitement thermique peut avoir pour effet la précipitation de
TiNi3, de Ti2Ni3 ou de Ti2Ni4. Compte tenu du nombre relatif
d'atomes de nickel et d'atomes de titane dans chaque molécule
de TiNi3, de Ti2Ni3 ou de Ti2Ni4, cette précipitation correspond
à une diminution de la valeur relative de nickel dans l'alliage,
de sorte que la température de transition est déplacée
selon la flèche F à la figure 2 et qu'elle augmente dans le
sens non désiré. Il importe donc d'éviter le plus possible la
formation de TiNi3 ou d'autres composés similaires lors du
traitement thermique. On a pu déterminer expérimentalement
qu'il ne se forme pas ou peu de TiNi3 lorsque le traitement
thermique est effectué à une température supérieure à 480°C.The martensite platelet generation heat treatment included in the process of the invention, which is represented by
Par ailleurs, un traitement au-delà de 550°C commence à recuire la structure de l'alliage et conduit à des possibilités de plasticité. L'expérience a démontré que ce phénomène se produit dès 530°C. Compte tenu de ce qui précède, on limite donc la température du traitement thermique à 520°C. Ainsi, le traitement thermique de génération de plaquettes de martensite ne perturbe pas la composition et la structure de l'alliage de la pièce en cours de traitement.In addition, treatment above 550 ° C begins annealing the alloy structure and leads to possibilities plasticity. Experience has shown that this phenomenon occurs produces from 530 ° C. In view of the above, we limit therefore the temperature of the heat treatment at 520 ° C. So the martensite platelet generation heat treatment does not disturb the composition and structure of the alloy the part being processed.
Selon un premier aspect avantageux de l'invention, le
procédé comprend également une étape 11 de recuit flash
antérieure au traitement thermique de génération de plaquettes
de martensite. Cette étape 11 pourrait également être postérieure
au traitement 12. Ce recuit flash est effectué à une
température comprise entre 600 et 800°C pendant une durée
comprise entre 10 et 30 secondes. Cette durée est fonction des
dimensions transversales du fil, c'est-à-dire de son diamètre.
Le traitement flash a pour but d'améliorer la ductibilité,
c'est-à-dire la résistance à la fatigue de la pièce, sans nuire
à l'effet superélastique. Ceci est atteint si une fraction
correspondant à environ 10% de la masse de la pièce est recuite
à proximité de la surface de celle-ci. En pratique, et pour
être cohérent avec d'autres étapes du procédé de l'invention,
on peut réaliser ce recuit flash à une température comprise
entre 720° et 780°C.According to a first advantageous aspect of the invention, the
process also includes a
Avantageusement, une étape 6 de traitement de recuit de
cristallisation est aussi prévue avant le traitement thermique
de génération des plaquettes de martensite. Ce recuit de
cristallisation doit apporter une vraie recristallisation de
toute la pièce, c'est-à-dire que les grains allongés au cours
du laminage doivent pouvoir être cassés pour former des grains
plus petits.Advantageously, a
Ce recuit de cristallisation doit être suffisamment long pour amener l'ensemble de la pièce à la température souhaitée. Pour un fil de faible diamètre, ceci est réalisé après deux minutes environ. Pour une pièce volumineuse ou une bobine complète de fil, le recuit de cristallisation peut prendre plus d'une heure. This crystallization annealing must be long enough to bring the whole room to the desired temperature. For a small diameter wire, this is done after two about minutes. For a large piece or a coil complete with wire, crystallization annealing may take longer of one hour.
Comme précédemment, il est nécessaire d'éviter de précipiter
des phases riches en nickel, du type TiNi3, ce qui aurait
pour conséquence d'appauvrir l'alliage en nickel et conduirait
à une augmentation de la valeur de la température de transition
Af selon la flèche F à la figure 2. En pratique, il s'est avéré
que l'on peut éviter la précipitation de TiNi3 lorsque la
température du recuit de recristallisation 6 est maintenue
supérieure à 700°C. En effet, des essais ont été effectués à
environ 680°C et il a été démontré que la température Af est
décalée d'environ 10°C, ce qui n'est pas acceptable. Pour plus
de sécurité, on peut choisir de réaliser le recuit à une
température supérieure à 720°C.As before, it is necessary to avoid precipitating nickel-rich phases, of the TiNi 3 type, which would have the consequence of depleting the nickel alloy and would lead to an increase in the value of the transition temperature A f according to arrow F in FIG. 2. In practice, it has been found that the precipitation of TiNi 3 can be avoided when the temperature of the
Il est à noter que la limite à 700°C envisagée ci-dessus n'est pas significative pour le recuit flash dans la mesure où sa très courte durée ne permet pas une précipitation effective de TiNi3 ou d'autres composés de titane et de nickel. C'est pourquoi le recuit flash peut avoir lieu à une température supérieure à 600°C seulement.It should be noted that the limit at 700 ° C. envisaged above is not significant for flash annealing since its very short duration does not allow effective precipitation of TiNi 3 or other titanium compounds and nickel. This is why flash annealing can take place at a temperature above 600 ° C only.
Par ailleurs, au-delà de 850°C environ, le traitement de recuit a tendance à fragiliser l'alliage par grossissement des grains, voire même par brûlure lorsque la température de recuit atteint 900°C. C'est pourquoi, par sécurité, on limite la température de recuit à environ 800°C.Furthermore, above about 850 ° C, the treatment of annealing tends to weaken the alloy by magnifying the grains or even burns when the annealing temperature reaches 900 ° C. This is why, for safety, we limit the annealing temperature at about 800 ° C.
Des résultats particulièrement satisfaisants ont été obtenus lorsque la température de recuit est maintenue entre 720 et 780°C.Particularly satisfactory results have been obtained when the annealing temperature is maintained between 720 and 780 ° C.
On peut en particulier prévoir qu'à l'issue du traitement
de recuit, un échantillon est prélevé dans une étape 7 pour
vérifier que la température Af demeure inférieure à -10°C.One can in particular provide that at the end of the annealing treatment, a sample is taken in a
Selon une variante avantageuse de l'invention, une étape
8 d'écrouissage est également prévue dans le procédé afin de
casser la structure de recuit et de créer des dislocations
servant de site de germination à la martensite de déformation.
Les essais pratiques ont démontré que lorsque cet écrouissage
est limité à 15%, de l'austénite "recuite" demeure à l'intérieur
du matériau et que l'effet superélastique n'est pas
optimal. On parle dans ce cas de composante "molle" du matériau. According to an advantageous variant of the invention, a
Par ailleurs, on a pu démontrer qu'un écrouissage supérieur à 30% n'apporte pas de meilleur résultat par rapport à un écrouissage à 28%. En outre, un écrouissage trop important influe de façon négative sur la dureté et la tenue en fatigue du matériau, de sorte qu'en pratique, on limite l'écrouissage à des valeurs comprises entre 15 et 28% et, pour plus de sécurité, on travaille généralement entre 20 et 27% d'écrouissage.In addition, one could demonstrate that a higher work hardening at 30% does not bring a better result compared to a 28% work hardening. In addition, too much work hardening negatively affects hardness and fatigue life of the material, so that in practice, we limit the work hardening at values between 15 and 28% and, for more than security, we generally work between 20 and 27% work hardening.
Cet écrouissage peut être réalisé en une ou plusieurs étapes, ce qui est représenté par la flèche de bouclage F2 à la figure 3, à froid ou à tiède, c'est-à-dire à une température inférieure à 500°C.This work hardening can be carried out in one or more stages, which is represented by the looping arrow F 2 in FIG. 3, cold or lukewarm, that is to say at a temperature below 500 ° C.
Eventuellement, une étape 9 de recuit intermédiaire peut
être prévue à une température comprise entre 400 et 550°C afin
de ne pas générer une nouvelle recristallisation de l'alliage.
Ce recuit intermédiaire permet, en particulier, une mise en
forme plus aisée de la pièce tout en améliorant l'allongement
élastique pouvant être obtenu.Optionally, an
Avant le traitement thermique 11, le fil est calibré dans
une étape de mise en forme 10.Before the
Une pièce superélastique obtenue grâce au procédé de l'invention trouve de nombreuses applications. En particulier, le procédé peut être utilisé pour la fabrication de fils dont le diamètre est compris en 0,5 et 5 mm et qui peuvent servir de monture de lunettes, mais aussi d'armature de soutien-gorge, d'antenne de téléphone portable, d'aiguille, de pièce prothétique ou pour le matériel ancillaire destiné à la pose de prothèses dans le domaine médical. La section de ces fils peut être ronde, carrée, rectangulaire ou autre, au choix de l'utilisateur.A superelastic part obtained by the process of the invention finds many applications. In particular, the process can be used for the manufacture of threads, the diameter is between 0.5 and 5 mm and which can serve as glasses frame, but also bra frame, cell phone antenna, needle, prosthetic piece or for ancillary equipment intended for the installation of prostheses in the medical field. The cross section of these wires can be round, square, rectangular or other, as desired the user.
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