Способ изготовления деталей из алюминиевых сплавов

 

Изобретение относится к области обработки алюминиевых сплавов и может быть использовано в кузнечных, прокатных и других цехах металлургических заводов по обработке металлов давлением. Способ изготовления деталей из алюминиевых деформируемых сплавов, содержащих по крайней мере один переходный металл, предусматривает следующие операции: гомогенизацию слитка при 300 - 448^oC, охлаждение до 18 - 35^oC со скоростью не менее 100^oC/ч, нагрев до температуры выделения упрочняющих фаз, последующую предварительную пластическую деформацию при этой температуре, по меньшей мере один нагрев до температуры окончательной пластической деформации, окончательную пластическую деформацию при этой температуре со степенью не более 75% за один нагрев и термическую обработку. 1 табл.

Изобретение относится к области обработки алюминиевых сплавов и может быть использовано в кузнечных, прокатных и других цехах металлургических заводов по обработке металлов давлением.

Известен способ изготовления деталей из высокопрочных алюминиевых деформируемых алюминиевых сплавов, включающий следующие операции: предварительную гомогенизацию слитка при 460^oC в течение 8 48 ч, охлаждение до 413^oC в течение 3 ч, выдержку при этой же температуре в течение 3 5 ч, охлаждение до 232 260^oC и выдержку при этой температуре в течение 4 ч, пластическое деформирование по крайней мере на 50% при температуре от комнатной до 260^oC, окончательную гомогенизацию и рекристаллизацию деформированного сплава при температуре 460 482^oC [1] Недостатком данного способа является большой разброс свойств, особенно пластичности в коротком поперечном направлении, обусловленный наличием многочисленных внутренних микроразрывов материала, образующихся при пластической деформации.

Известен способ изготовления деталей из алюминиевого деформируемого сплава (системы Al-Mg-Li) с добавкой переходного металла (циркония), включающий следующие операции: гомогенизацию слитка при 450 540^oC в течение 1 50 ч в одну или несколько стадий с последующим охлаждением, нагрев под ковку и ковку при температуре 220 450^oC, прокатку на конечный размер, кроме того, до или после ковки осуществляют термообработку путем нагрева при температуре 220 400^oC в течение 1 150 ч [2] Недостатком данного способа является наличие мелких внутренних микроразрывов материала типа волосообразных трещин, образующихся при пластической деформации, что снижает механические и конструкционные свойства деталей.

Задачей изобретения является уменьшение анизотропии свойств, повышение пластичности, вязкости разрушения и сопротивления коррозионному растрескиванию под нагрузкой в коротком поперечном направлении, что приводит к уменьшению конструктивных запасов при расчете рабочих сечений элементов силовых узлов и, как следствие, к снижению их веса.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления деталей из алюминиевых деформируемых сплавов, содержащих по крайней мере один переходных металл, включающем гомогенизацию слитка, охлаждение, нагрев до температуры предварительной пластической деформации, предварительную пластическую деформацию при этой температуре, по меньшей мере один нагрев до температуры окончательной пластической деформации, окончательную пластическую деформацию при этой температуре и термическую обработку, гомогенизацию проводят при 300 448^oC, охлаждение осуществляют до 18 35^oC со скоростью не менее 100^oC/ч, нагрев до температуры предварительной деформации ведут до температуры выделения упрочняющих фаз, а окончательную деформацию ведут со степенью не более 75% за один нагрев.

Предложенный способ позволяет задержать процесс распада пересыщенного твердого раствора переходного металла в алюминии, что исключает образование в структуре микроучастков с локальным скоплением алюминидов переходного металла, являющегося очагами заражения микроразрывов материала во время пластической деформации. Предотвращение образования этих дефектов приводит к повышению уровня пластичности, вязкости разрушения, сопротивления коррозионному растрескиванию под нагрузкой в коротком поперечном направлении, что влечет за собой уменьшение анизотропии свойств, повышение равномерности свойств по всему объему детали, что в конечном итоге исключает повышенные конструктивные допуски и обеспечивает снижение веса силовых узлов.

Пример.

В качестве исходной заготовки были взяты слитки N 1, 2 и 3, полученные путем полунепрерывного литья алюминиевого сплава, содержащего, мас. 6,2 Zn; 2,5 Mg; 1,8 Cu; 0,13 Zr; 0,11 Fe; 0,09 Si; остальное Al, из которых были изготовлены плиты габаритами 50х500х3000 мм.

Осуществлять следующие операции: 1. Гомогенизация слитков при температурах: слиток N 1 435^oC, слиток N 2 300^oC, слиток N 3 448^oC, выдержка в течение 3 ч.

2. Охлаждение: слиток N 1 до температуры 25^oC со скоростью 150^oC/ч, слиток N 2 до температуры 25^oC со скоростью 300^oC/ч, слиток N 3 до температуры 25^oC со скоростью 230^oC/ч.

3. Нагрев до температуры выделения упрочняющих фаз 250^oC, выдержка в течение 10 ч.

4. Пластическое деформирование ковка (осадка слитка на 50% от исходной длины, вытяжка, ковка на размер 140х500х1000 мм) при температуре 250^oC.

5. Нагрев кованной заготовки до температуры 365^oC, выдержка в течение 8 ч.

6. Деформация на требуемые размеры -прокатка плиты габаритами 50х500х3000 мм при температуре 365^oC, степень деформации 64% 7. Термическая обработка закалка (нагрев до 470^oC, выдержка в течение 5 ч, охлаждение в воде с температурой 45^oC) и искусственное двухступенчатое старение: температура первой ступени 110^oC, выдержка 8 ч, температура второй ступени 170^oC, выдержка 10 ч.

В таблице представлены механические и конструкционные свойства плит, изготовленных по предложенному способу и способу прототипу.

Формула изобретения

Способ изготовления деталей из алюминиевых деформируемых сплавов, содержащих по крайней мере один переходный металл, включающий гомогенизацию слитка, охлаждение, нагрев до температуры предварительной пластической деформации, предварительную пластическую деформацию при этой температуре, по меньшей мере один нагрев до температуры окончательной пластической деформации, окончательную пластическую деформацию при этой температуре и термическую обработку, отличающийся тем, что гомогенизацию проводят при 300 448^oС, охлаждение осуществляют до 18 35^oС со скоростью не менее 100^oС/ч, нагрев до температуры предварительной деформации ведут до температуры выделения упрочняющих фаз, а окончательную деформацию ведут со степенью не более 75% за один нагрев.

РИСУНКИ

Рисунок 1