Алюминиевый литейный сплав и способ его термообработки

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейным алюминиевым сплавам и способам их термообработки. Задачей изобретения является повышение механических и технологических свойств сплава. Поставленная задача решается тем, что сплав содержит следующие компоненты, мас.%: медь 3,5 - 5,0, магний 0,55 - 1,0, титан 0,21 - 0,5, цирконий 0,10 - 0,5, алюминий остальное. Поставленная задача решается также тем, что в способе термической обработки, включающем ступенчатый нагрев под закалку, закалочное охлаждение в подогретую воду и старение, нагрев под закалку проводят по следующему режиму: 1-я ступень 445 - 455^oC, 2 ч; 2-я ступень 465 - 475^oC, 2 ч; 3-я ступень 490 - 500^oC, 4 ч; 4-я ступень 505 -513^oC, 4 ч; охлаждение проводят в воду, подогретую до 50 - 60^oC, а старение осуществляют естественное в течение не менее 48 ч. 2 с. п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейным алюминиевым сплавам и способам их термообработки.

Наиболее близким сплавом к предложенному является сплав, описанный в заявке Японии N 58-5979, C 22 C 21/12, 1983. Сплав содержит в мас. медь 3,5 5,5, магний 0,2 0,5, цирконий 0,1 0,4, титан 0,1 0,4, алюминий остальное.

Наиболее близким к предложенному является способ, описанный в реферате ВИНИТИ 2И648, 1975 включающий ступенчатый нагрев до закалочных температур, закалку в подогретую воду и искусственное старение.

К недостаткам известного сплава и известного способа термической обработки можно отнести низкие механические и технологические свойства.

Задачей изобретения является повышение механических и технологических свойств сплава.

Поставленная задача решается тем, что сплав, содержащий медь, магний, цирконий, титан и алюминий содержит компоненты при следующем соотношении, мас.

Медь 3,5 5,0 Магний 0,55 1,0 Титан 0,21 0,5 Цирконий 0,10 0,5 Алюминий Остальное.

Поставленная задача решается также тем, что в способе термической обработки, включающем ступенчатый нагрев под закалку, закалочное охлаждение в подогретую воду и старение, нагрев под закалку проводят по следующему режиму: 1-я ступень 445 455^oC, 2 ч; 2-я ступень 465 475^oC, 2 ч; 3-я ступень 490 500^oC, 4 ч; 4-я ступень 505 -513^oC, 4 ч; охлаждение проводят в воду, подогретую до 50 60^oC, а старение осуществляют естественное в течение не менее 48 ч.

Технический эффект от реализации изобретения состоит в том, что при получении отливок сплава литьем в "землю" устраняется крупнозернистость сплава, только за счет этого механические свойства повышаются на 40 50% Кроме того, улучшается жидкотекучесть сплава, что отмечается при литье тонкостенных деталей, устраняется склонность к трещинообразованию. Введение магния в заявляемых пределах обуславливает самоупрочнение сплава со временем в процессе использования литых деталей.

Для более полного выявления механических характеристик и технологических свойств предлагаемого сплава было проведено несколько плавок с заливкой разнообразных деталей для промышленного использования. Отдельные детали имели большой вес, резко выраженную разнотолщинность и большое количество ребер жесткости.

Все отлитые детали были подвергнуты тщательному наружному осмотру, проведена дефектоскопия на обнаружение трещин. Трещин и каких-либо других дефектов не было обнаружено Пример. Сплав согласно изобретению отливали в песчаные формы по технологической схеме литья, принятой при разовом и мелкосерийном производстве: приготовление формовочной глинопесчаной смеси; ручное изготовление песчаной формы в двух опоках с отделкой формы обычным формовочным инструментом; ручное изготовление песчаного стержня с помощью стержневого ящика; прокраска формы и стержня огнеупорной краской -водным раствором окиси цинка;
сушка формы и стержня в камерном сушиле при температуре 200 250^oC в течение 8 ч;
сборка формы для заливки металла;
заливка металла в форму при 690 710^oC;
остывание формы до комнатной температуры;
выбивка отливки из формы после остывания на выбивной виброрешетке;
отделение литниковой системы и прибыли у отливки в обрубном отделении механическим способом;
очистка поверхности отливки в пескоструйной камере;
осмотр и дефектоскопия отливки на обнаружение трещин;
термообработка отливки в термической печи, включающая ступенчатый нагрев: 1-я ступень 450^oC, 2 ч; 2-я ступень 470^oC, 2 ч; 3-я ступень 495^oC, 4 ч; 4-я ступень 510^oC, 4 ч, затем закалка в воду, подогретую до 55^oC.

Выплавка сплава проводилась в обычных плавильных печах типа САТ 0,5. При получении сплава возможно использование лигатур - алюминий-медь-магний-титан-цирконий.

Сплав, полученный по такой схеме, обладает следующими свойствами: предел прочности при растяжении σ_в 32 43 кгс/мм², предел текучести при растяжении σ_0,2 24 33 кгс/мм², относительное удлинение при растяжении δ 13 21.

Формула изобретения

1. Алюминиевый литейный сплав, содержащий магний, титан, цирконий и медь, отличающийся тем, что содержит компоненты при следующем соотношении, мас.

Магний 0,55 1,00
Титан 0,21 0,5
Цирконий 0,10 0,5
Медь 3,50 5,00
Алюминий Остальное
2. Способ термической обработки алюминиевого литейного сплава, включающий ступенчатый нагрев до закалочной температуры, охлаждение в подогретой воде и старение, отличающийся тем, что нагрев осуществляют в четыре ступени с температурой и временем выдержки на каждой ступени: на первой 450±5^oС, 2 ч; на второй 470±5^oC, 2 ч; на третьей 495±5^o, 4 ч; на четвертой 505 513^oC, 4 ч, охлаждение ведут в воду с температурой 50 60^oС, а старение проводят ествественное в течение не менее 48 ч.