Способ термической обработки изделий из сплавов системы магний-литий

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам термической обработки сверхлегких сплавов системы магний - литий, и может быть использовано в машиностроении и авиационной промышленности. Цель изобретения - повышение пластичности при сохранении прочностных характеристик и повышение производительности за счет упрощения способа обработки. Способ включает нагрев под закалку до температур на 70 - 100°С выше температуры растворения упрочняющих фаз в среде кремнеоргани ческой эмали, при этом нагрев до температур выше 350°С ведут со скоростями 0,8 - 3 град/мин, а закалку осуществляют непосредственно после нагрева. С целью снижения внутренних напряжений при сохранении уровня механических свойств изделия после закалки обрабатывают холодом в среде жидкого азота с последующим отогревом при 90 - 100°С до выравнивания температуры. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (д1) С 22 F 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ.

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4415501/31-02 (22) 25.04.88 (46) 23.06.90. Бюл. V 23 (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) Ю.Д.Корягин, Б.К.Метелев, В.С.Чекушкин, А.A.Приданников и В.А.Кочетков (539 621.785.616.24 (088,8) (56) Технология легких сплавов, 1982, 8, с.12-15.

Дриц M.Е. и др. Магниево-литиевые сплавы: - М.: Металлургия, 1980, с.83-84. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ИЗДЕЛИЙ ИЗ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ МАГНИЙ

ЛИТИЙ (57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам термической обработки сверхлегких

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам термической обработки сверхлегких сплавов системы магний — литий, и может быть использовано в машиностроении и авиационной промышленности.

Цель изобретения - повышение пластичности при сохранении прочностных характеристик и повышение производительности за счет упрощения способа.

Способ обеспечивает исключение возможности возгорания при нагреве сплава до высоких температур в печах с воздушной оксилительной атмосферой, „„SU„„1573049 А 1

2 сплавов системы магний — литий, и . может быть использовано в машиностроении и авиационной промышленности. Цель изобретения — повышение пластичности при сохранении прочностных характеристик и повышение производительности за счет упрощения способа обработки. Способ включает нагрев под закалку до температур на

70-100 С выше температуры растворения упрочняющих фаз в среде кремнеорганической эмали, при этом нагрев до температур выше 350 С ведут со скоростями 0,8-3 град/мин, а закалку осуществляют непосредственно после нагрева. С целью снижения внутренних напряжений при сохранении уровня механических свойств изделия после закалки обрабатывают холодом в среде жидкого азота с последующим отогревом при 90-100 С до выравнивания температуры. з.п. ф-лы, 1 табл. образованием в процессе обработки маг >в ниевых сплавов структуры, содержащей продукты распада и )3 -твердых растворов высокой степени дисперсности, специфическим выделением oL --фазы внутри Р -твердого раствора при ох лаждении от повышенных температур нагрева и формированием дислокационной структуры, обеспечивающей высокий уровень прочностных и пластических характеристик.

Охлаждение в жидком азоте с последующим отогревом способствует проте- . канию релаксационных процессов в

1573049 сплаве и снижает уровень внутренних найряжений, влияющих не только на стабильность механических свойств, но и геометрические размеры изделий. Покрытие образцов эмалью, предпочтительно К0-5189, осуществляется в два слоя с общей толщиной 35-40 мкм, чтго обеспечивает надежное предохранение поверхности от окисления и возгорания при нагреве в окислительной атмосфере до температуры на 70-100 С выше температуры растворения упрочняющих фаз сверхлегких магниевых сплавов. Выбор температуры растворенжя упрочняющих Фаз исключает воз-! можность перегрева сплава и не приврдит к значительному росту зерен Ы и! -твердых растворов, в то же врем я достигается более полное и быстрое растворение упрочняющих фаз, что обеспечивает высокую легированность

1 вердых растворов и способствует боее существенному твердорастворному прочнению при закалке. Выбор такой 25 относительно высокой температуры нагрева на 70-100 С выше температуры растворения упрочняющих фаз (Т ), что свидетельствует нагреву до 420о

450 С, приводит к увеличению скорос- ЗО ти нагрева сплава и созданию большого числа дефектов кристаллического строения.

Нагрев до температуры ниже предлагаемой (Т „ + 70 С), т.е. 420 С и ниже, не приведет к растворению

Ы-фазы и еэ последующему выделению при охлаждении внутри -фазы, что оказывает влияние на формирование высоких свойств сплава. 40

Нагрев в печи до температуры выше (Т < y + 100 С), т.е. 450 С и выше, приводит к существенному укрупнению зерен и снижению прочностных характеристик и пластичности сплава.

При 350 С происходит растворение упрочняющей фазы в сверхлегких магниево-литиевых сплавах, поэтому при нагреве до более высоких температур следует регламентировать время нагре- 50 ва сплава, что обеспечивается определенной скоростью нагрева в заданном интервале температур (от 350 .С до требуемой температуры).

Нагрев сплава со скоростью менее

0,8 С/мин приведет к увеличению вре9 55 мени нахождения изделия при повышен-. ных (выше 350 С) температурах, и, соответственно, росту зерна в Ф - и

Р-фазах, что окажет неблагоприятное влияние на механические характеристики (G,<, ) . .Нагрев со скоростью о более 3,0 С/мин не приводит к достаточно полному растворению ch -фазы в

f-твердом растворе с последующим ее специфическим выделением внутри Р -Фазы.

Закалка сплава осуществляется непосредственно после нагрева, что исключает возможность роста зерна и Р -фаз, который наблюдается во время выдержки сплава при повышенных температурах.

Охлаждение сплава с высокой температуры 420-450 С в воде сопровождается Фиксированием при комнатной температуре дислокационной структуры спла-. ва с наличием в твердых растворах зна чительного количества продуктов распада высокой степени дисперсности, Высокий комплекс механических свойств, получаемый при обработке, обусловлен особенностями тонкой структуры, формирующейся при нагреве и охлаждении сплава, а также характером распределения выделений о -фазы, образующихся при охлаждении от повышенных температур нагрева,.

Охлаждение в жидком азоте с последующим и быстрым нагревом до 90-100 С сопровождается протеканием релаксационных процессов, приводящих к снижению уровня напряжений в изделиях, сопровождающемуся повышением стабильности свойств и геометрических размеров обрабатываемых изделий.

Температура отогрева 90-100 Ñ выбрана исходя из того, что при указанных температурах при отсуствии выдержки после прогрева изделий не успевают получить интенсивное развитие процессы старения, приводящие к "пере- страиванию" сплава и разупрочнению.

Отогрев ниже 90 С уменьшает температурный перепад по сечению и уменьшает эффект глубокого охлаждения. Кроме того, температура 90 С является технологической, так как сплав ИА-21 неоднократно подвергается нагревам до указанной температуры в процессе технологического изготовления изделия..

Низкотемпературное охлаждение и по- . следующий быстрый нагрев увеличивают суммарные внутренние напряжения, что существенно ускоряет их релаксацию при температуре нагрева.

Режим обработки

Механические свойства

Изделия, изготов ленные по способу

С>, МПа б„,МПа Р, Ж

Известный, Предлагаемый

286 210 11,0

268 212 17,4

265, 210 17,5

272 212 30,5

270 215 30,0

275 210 32,6

272 209 32,5

208 205 29,0

273 211 26,3

П р и м е ч а н и е. G> - остаточное напряжение.

Go - начальное напряжение.

При релаксации напряжений протекают процессы скольжения с образованием более равновесной и стабильной дислокационной структуры, что способствует повышению стабильности структурного состояния сплава и стабильности его прочностных характеристик и геометрических размеров.

Нагрев выше 100 С сопровождается интенсификацией процессов старения, что приводит к коагуляции упрочняющих фаз и соответственно к снижению прочностных свойств.

Двухкратное охлаждение и нагрев приводят к более полной релаксации напряжений и может применяться для изделий сложной конфигурации с концентраторами напряжений.

Продолжительность выдержки изделий при температуре жидкого азота определяется временем сквозного охлаждения по сечению изделий до -196 С.

Нагрев 410 С, Чн = о

= 0,8 С/мин

Нагрев 410 С, VH =

= 0,8 С/мин, охлаждение в азоте.0,5 ч, отогрев

100 С, 0,5 ч

Нагрев 420 С, Vq =

10С/мин

Нагрев 420 С, Чн =

1 С/мин, охлаждение в азоте 0,5 ч, отогрев 90 С

0,5 ч Нагрев 430 С, Чн = — 1, 5 С/мин

Нагрев 430 С, 7н = — 1,5 С/мин, охлаждение в азоте 0,5 ч, отогрев

90 С 0,5 ч

Нагрев 430 С, Чн =

= 1,5 С/мин, .2 цикла ТЦО (жидкий азот 0,5 ч, 90 С

0,5 ч)

Нагрев 450 С 7к —=

= 3,0 С/мин, охлаждение в азоте 0,5 ч, 90 С 0,5 ч

730"9 6

По предлагаемому способу обрабатывают сверхлегкий магниевый сплав.

Изделия из сплава покрывают эмалью

КО-5189 пневмораспылителем в два слоя

5 с суммарной толщиной 35-40 мкм. Часть изделий нагревают в печи с температурой 380 С, другие партии в печах с температурой 410, 420, 430, 450 и.

460 С с различными скоростями нагреBB

Нагретые изделия охлаждают в воде комнатной температуры.

Часть изделий после охлаждения в воде подвергают охлаждению в жидком азоте и отогреву на ряде изделий, этот цикл повторяют два раза.

Сравнительные результаты испыта20 ний механических свойств изделий из сплава МА-21, обработанного по предлагаемому и известному способам, приведены в таблице.

1573049

Формула изобретения

1. Способ термической обработки иэделий из сплавов системы магнийлитий, включающий нагрев под закалку

Составитель А.Аксенов

Редактор Н. Бобкова Техред л. сердикова Корректор И.Иаксимишинец.Заказ 1623 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,)01

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет осуществить термоОбработку сплава МА-21 с применением обычного термического оборудования с фкислительной воздушной атмосферой.

По ле обработки по предлагаемому способу наиболее важная для изделий из сверхлегких сплавов прочностная характеристика предел текучести (б д ) остается на уровне, соответствующем (7 сплавов после обработки по известному способу, а относительное уд инение (() возрастает в 2,5-3 раза; При этом изделия, обработанные по предлагаемому способу, имеют более низкий уровень остаточных напряжений. в защитной среде до температур на

70-100 С выше температуры растворения упрочняющих фаз с последующим

5 охлаждением в воде, о т л и ч а ющ и " c я тем, что, с целью повышения пластичности при сохранении прочностных свойств и повышения производительности, за счет упрощения способа, в качестве защитной среды используют кремнеорганическую эмаль, при о этом нагрев от температур выше 350 С ведут со скоростями 0,8-3. град/мин, а закалку осуществляют непосредствен15 но после нагрева.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения внутренних напряжений при сохранении уровня прочностных свойств и пластичности, иэделия после закалки обрабатывают холодом в среде жидкого азота с последующим отогревом при 90100 С до выравнивания температуры по сечению изделия.

Способ термической обработки изделий из сплавов системы магний-литий Способ термической обработки изделий из сплавов системы магний-литий Способ термической обработки изделий из сплавов системы магний-литий Способ термической обработки изделий из сплавов системы магний-литий 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, преимущественно к производству первичных магниевых сплавов в чушках
Изобретение относится к химии кремнийорганических соединений, в частности к способам получения органозамещенных силанов, и может быть использовано при получении кремнийорганических жидкостей и смол различных типов

Изобретение относится к области машиностроения и авиастроения и может быть использовано при изготовлении деформированных полуфабрикатов из магниевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения горячекатаной ленты из магниевого сплава

Изобретение относится к области обработки давлением специальных магниевых сплавов, легированных легкоиспаряющимися или образующими при деформации опасные для окружающей среды оксиды элементами и может быть использовано в прокатном производстве листов для анодов электрохимических источников тока

Изобретение относится к области металлургии, а именно к крипоустойчивым при высокой температуре магниевым сплавам
Изобретение относится к области металлургии, в частности к термомеханической обработке магниевых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей в авиастроении, ракетной технике, конструкциях автомобилей, в атомных реакторах

Изобретение относится к авиационному и космическому материаловедению и может быть использовано для изготовления изделий авиационной, ракетокосмической техники и машиностроения - деталей управления и кресел, несущих деталей внутреннего набора: кронштейнов, качалок, штамповки и др
Изобретение относится к обработке сплавов системы Mg-Al-Zn и может быть использовано в авиастроении, ракетной технике, автомобилестроении

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изделиям из магниевых сплавов со сформированным антикоррозионным или лакокрасочным покрытием и способам их изготовления
Наверх