Способ изготовления полуфабрикатов из алюминиевых деформируемых сплавов, содержащих железо и цирконий

 

Способ предусматривает литье сплава со скоростью охлаждения 4 - 200°С/с, гомогенизацию и горячую деформацию при температуре, составляющей 0,24 - 0,27 от температуры плавления двойной интерметаллидной фазы алюминия с цирконием по шкале Цельсия. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам изготовления полуфабрикатов из деформируемых алюминиевых сплавов, и может широко использоваться в кузнечно-прессовых цехах металлургических заводов.

Известен способ получения полуфабрикатов, включающий следующие операции: литье сплава, предварительную гомогенизацию, горячую деформацию прессованием и упрочняющую термическую обработку [1] Целью изобретения является получение полуфабрикатов с повышенным уровнем твердости, изготовленных из алюминиевых деформируемых сплавов, содержащих цирконий и железо.

Это достигается тем, что при литье слитки охлаждают со скоростью 4-200^оС/с, а последующую горячую деформацию проводят при температуре, составляющей 0,24-0,27 от температуры плавления двойной интерметаллидной фазы алюминия с цирконием по шкале Цельсия.

Охлаждение слитков при кристаллизации со скоростью 4-200 град/с обеспечивает получение в литом состоянии мелкодисперсной структуры с выделением интерметаллидных фаз в виде цепочек по границам зерен.

Пониженная скорость охлаждения слитков (меньше 4^оС/с) приводит к образованию веерных и столбчатых кристаллов в литой структуре и к значительному понижению механических характеристик полуфабрикатов из данных слитков. Повышение скорости охлаждения слитков свыше 200 град/с способствует образованию литейных диамет- ральных трещин, что также резко снижает твердость полуфабрикатов, а иногда и возможность их получения из слитка.

Горячая деформация при температуре, составляющей 0,24-0,27 от температуры плавления интерметаллидной фазы алюминия с цирконием по шкале Цельсия, обеспечивает получение нерекpисталлизованной структуры с высоким уровнем твердости в алюминиевых сплавах, содержащих цирконий и железо. Низкая температура нагрева металла под деформацию, ниже 0,2 от температуры плавления фазы алюминия с цирконием, приводит к развитию трещин при деформации, что снижает свойства деформированного полуфабриката. Нагрев выше 0,27 от температуры плавления фазы способствует развитию процессов динамической рекристаллизации, что снижает твердость материала.

П р и м е р. При литье полунепрерывным способом в водоохлаждаемый кристаллизатор скольжения литье заготовки из алюминиевых деформируемых сплавов охлаждали с регламентированными скоростями, затем их гомогенизировали и подвергали горячей деформации.

Для осуществления предлагаемого способа применялись деформируемые алюминиевые сплавы типа АК2 (3,8% Сu; 0,65% Mg; 2,10% Ni, 0,2% Zr; 0,30% Fe; 0,75% Si) и 1959 (1,1% Сu; 2,75% Mg; 6,5% Zn; 0,15% Ni; 0,45% Co; 0,22% Zr; 0,85% Fe; 0,3% Si; 0,15% Ti), содержащие цирконий и железо. Сплавы гомогенизировали: типа АК2 при температуре 490 ± 10^оС в течение 18 ч, 1959 при 465 ± 10^оС 13 ч. Гомогенизированные слитки подвергали горячей деформации при температуре металла 420^оС. Затем проводилась упрочняющая термическая обработка полуфабрикатов по следующим режимам: для сплава АК2 закалка в холодную воду с температуры 500-510^оС и старение при 160 ± 5^оС в течение 10 ч; для сплава 1959 закалка в горячую воду (70-90^оС) с температуры 470 ± 5^оС, старение при 130 ± 5^оС в течение 15 ч.

При изготовлении полуфабрикатов по известному способу слитки сплавов АК2 и 1959, полученные полунепрерывным способом литья со скоростью кристаллизации их 2 град/с, подвергали гомогенизационному отжигу при температуре 490 и 470^оС соответственно и проводили прессование прутка при температуре 250^оС.

Результаты испытания твердости для предлагаемого и известного способов приведены в таблице.

Сопоставление значений твердости позволяет сделать вывод, что характеристики деформированных полуфабрикатов, полученных по предлагаемому способу, выше чем полученные по известному способу. При этом повышение твердости составляет 200-350 МПа.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ ДЕФОРМИРУЕМЫХ СПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЖЕЛЕЗО И ЦИРКОНИЙ, включающий литье сплава, гомогенизацию, горячую деформацию и упрочняющую термическую обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости полуфабрикатов, охлаждение при литье проводят со скоростью 4-200^oС/с, а горячую деформацию проводят при температуре, составляющей 0,24 0,27 температуры плавления двойной интерметаллидной фазы алюминия с цирконием по шкале Цельсия.

РИСУНКИ

Рисунок 1