Способ обработки изделий из алюминиевых сплавов

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, преимущественно пресс-изделий, включаклоий циклическую закалку и старение, о t я ичающийся тем, что, с целью повышения усталостной долговечности изделий , перед циклической закалкой проводят деформацию кручением при 2ОО400 С с относительным сдвигом 25-135% а старение ведут при 12О-17СЯс в течение 20-6О мин.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) gG1) С 22 F 1/04

Ф, l:

<

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, "

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ..:Г ..

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3435468/22-02 (22) 14.05.82 (46) 07.09.83. Бюл. ) (72) В. С. Муратов, М. С. Кенис и и Л. В. Трошина (71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. B. В. Куйбышева (53) 621.785.79 (088.8) .. ф (56) 1. Рабинович М. К. Термомеханическая обработка алюминиевых сплавов.

М., "Машиностроение", 1972, с. 11-41,:

2. Рабинович М. К Термомеханическая обработка алюминиевых сплавов.

М., "Машиностроение", 1972, с. 149-, 156.

3. Авторское свидетельство СССР

% 817088, кл. С 22 F 1/04, 1981. (54) (57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ H3QEЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, преимушес твенно пресс-изделий, включаюший циклическую закалку и старение, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения усталостной долговечности иэделий, перед циклической закалкой проводят деформацию кручением при 200400 С с относительным сдвигом 25-135% а старение ведут при 12О-170 С в течение 20-60 мин.

Ф 1039

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при обработке прессованных иэделий иэ алюминиевых сплавов.

Известны способы термомеханической обработки алюминиевых сплавов, при которых осуществляется низкотемпературная деформация закаленного сплава, определенным образом управляющая процессами рас лада пересышенного твердого раствора при 30 старении (1)

Однако эти способы, используя явле, ние наклепа, позволяют повысить только прочностные свойства сплава с одновременным снижением пластических и уста- 15 лостных характеристик.

Известен также способ предварительной термомеханической обработки, заключающийся в проведении деформации перед термической обработкой.При этом условия деформации 20 (схема, степень, скорость, температура) должны обеспечить образование устойчивой к рекристаллиэации полигонизованной стуктуры. При изготовлении прессованных изделий, такую структуру стрем- 25 ятся получить в процессе прессования (2) .

Однако способ не позволяет цолучать ! высокие усталостные свойства изделия в продольном и поперечном направлениях, так как структура имеет явно ориентиро- 30 ванный характер, а развитие трещин происходит прямолинейно и следовательно иэделие быстро разрушается, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому 35 результату является способ термической обработки изделий из алюминиевых сплавов, включающий циклическую закалку прессизделий и старение (3).

Однако известный способ не позволяет 40 получать высокие усталостные свойства прессованных изделий, поскольку сохраняется ориентация зерен и фаз, характерная для прессования, при которой происходит быстрое развитие усталостных тре- 45 щин. Кроме того, метастабильные выделения вторых фаз, когерентно связанные с матицей, образующейся в результате обработки и обладающие невысокой плотностэю распределения, легко растворяют- 50 ся при приложении циклических нагрузок (за счет локального повышения температуры и действия напряжений), что приводит к пониженной сопротивляемости сплава, зарождению и распространению трещин. 55

Целью изобретения является повышение усталостной долговечности прессованных сплавов на алюминиевой основе.

980 2

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему циклическую закалку и старение, перед циклической закалкой проводят деформацию кру;чением при 200-400 С с относительным о сдвигом 25-135%, а старение ведут при

120-170 С в течение 20-60 мин.

Принципиальное отличие. предлагаемого способа or известного заключается в том, что деформацией кручением в указанном температурном интервале создается ориентация волокна и фаз (как нерастворимых, так и образукажхся при старении) в структуре, приводящая к распространению трещины не перпендикулярно к поверхности образца (т,е. по кратчайшему расстоянию), а под некоторым, углом (определяется углом закручивания), что приводит K значительному увеличению времени развития трещины до стадии долома.

Проиессы старения при 120-170 С, о после кратной закалки, приводящей к пересышению закалочными вакансиями, и дополнительной деформации при 200400 С (для повышения плотности дисо локаций) приводят к образованию упрочняюших зон большой плотности внутри зерна и частиц промежуточных фаз по границам зерен. Высокая плотность выделений обеспечивает гомогенное протекание процесса деформации и ее минимальную локализацию, что задерживает образование зародышей усталостных трещин. Выделения фаз по границам зерен являются высокоэффективными препятствиями для распространения трещин.

Пример . Предложенный способ осуществляют на образцах сплавов Д16.

Образцы для кручения вырезают в продольном направлении из прессованного прутка диаметром 20 мм, затем их закручиД вают при 200-400 С на величину относительно сдвига 25-135%. После деформации кручением образцы подвергают закала ке равной кратности при 480-500 С и ,старению при 120-170 С в течение 20о

60 мин. Затем из этих образцов изготавливают образцы для усталостных испытаний (консольный изгиб с вращением) при нагрузке 250 МПа.

Вырезанные непосредственно из прутка усталостные образцы обрабатывают также по режимам известного способа. Кроме усталостных испытаний опреде пяют характеристики прочности и пластичности сплава после обоих вариантов обработки.

Ванные сведены в табл. 1.

1039980

Та блица 1

520 16,0

490-500 3 240-260 0,3

Извес тный

60-90

Предлагаемый 300 90

490

533 15,2

2 145 40 3,2

Таблица 2

170 60

170 60

120 20

400 135 200 45

1,0

2,4

400 25

1,0

Составитель E. Носырева

Редактор А. Шишкина Техред И.! айду Корректор А. Повх

Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и,открытий

113035, Москва, )t<-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 682 1 /2 7

Филиал ППП "Пагенг", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Иэ табл. 1 следует, что предлагаемый способ обработки обеспечивает по сравне-. . нию с известным увеличение числа циклов до разрушения в 10-15 раз при практически неизменных прочностных и пластических характеристиках.

Известно, что авиационные конструкции, а также ряд других иэделий на алюминиевых сплавов (например, бурильные трубы) Повышение усталостной долговечности пресс-изделий из алюминиевых сплавов позволяет значительно повысить срок

1 разрушаются главным образом от действия циклических нагрузок, таким образом, усталостная долговечность во многом определяет их надежность.

Кроме того, определяют усталостную долговечность обраэцов из сплава Д16, обработанных по предлагаемому способу с различными параметрами. Результаты приведены в табл, 2. службы изготовляемых конструкций, а в ряде случаев снизить и магериало- емкость.