Способ термической обработки алюминиевого сплава ак4-1 (ак4-1ч)

Изобретение относится к области термической обработки и может быть применено при закалке заготовок из сплава АК4-1 или АК4-1ч для последующего изготовления из него высокоточных деталей. Сплав нагревают до температуры закалки, затем охлаждают с температуры закалки до 450°С со скоростью 80-120°С в час и выдерживают 3 минуты. Затем проводят охлаждение в воде с температурой 80-100°С, а затем в воде с температурой 20°С и осуществляют старение. Техническим результатом изобретения является уменьшение деформации при закалке и старении. 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области термической обработки и может быть применено при закалке заготовок из сплава АК4-1 для последующего изготовления из него высокоточных деталей.

Известен способ термической обработки сплава АК4-1, который заключается в закалке с температуры 530±5°С, выдержке при этой температуре, охлаждении в воде с температурой 10-40°С и последующем старении при температуре 195°С 12 часов [1]. Способ принят в качестве аналога.

Охлаждение заготовок при этом способе производят непосредственно с температуры закалки в воде. В этом случае из-за большой разности температур возникают значительные напряжения, приводящие к деформации полуфабрикатов (плит, заготовок). Эти деформации приходится устранять за счет обработки (съема) оставленного припуска фрезерованием, что в дальнейшем приводит к изменению формы и размеров деталей, а это недопустимо, т.к. требует увеличение значительного припуска под дальнейшую обработку.

Известен способ закалки алюминиевых сплавов, который заключается в нагреве до температуры закалки, выдержке при этой температуре и охлаждении в воде с температурой 80-100°С [2].

Способ взят в качестве прототипа. При этом способе температура при закалке снижается до 430°С-450°С по сравнению со способом-аналогом. Однако это не достаточно эффективно уменьшает деформацию, т.к. напряжения возникают при охлаждении во время закалки при температуре выше 500°С, когда предел текучести (σ_0,2) алюминиевого сплава очень мал (˜10 кгс/мм²), что и приводит к значительным деформациям полуфабрикатов (плит, заготовок). Эти деформации не устраняются при последующем старении, а после механической обработки на заданные размеры детали самопроизвольно изменяют форму и размеры. Эти изменения размеров невозможно исправить. Поэтому и этот способ термической обработки не эффективен для изготовления высокоточных деталей сложной конфигурации.

Технический результат, достигаемый от применения предлагаемого способа, заключается в уменьшении деформации при закалке и старении.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе термической обработки сплава АК4-1 или АК4-1ч проводят нагрев сплава до температуры закалки, охлаждение с температуры закалки до 450°С со скоростью 80-120°С в час и выдержку 3 минуты, охлаждение в воде с температурой 80-100°С, а затем в воде с температурой 20°С и старение.

Пример практического применения. Подвергали закалке образцы из сплава АК4-1 по различным режимам. Результаты исследования указаны в таблице.

Примечания к таблице.

1. Выдержку при термической обработке отсчитывали после достижения образцами заданной температуры.

2. При термической обработке использовали образцы тип III ГОСТ 1497-84. Торцы образцов доводили до шероховатости 0,16 для повышения точности измерения длины образцов.

3. На каждый режим термической обработки использовали по три образца, вырезанные из каждой плиты АК4-1 согласно ГОСТ 17232-99.

4. Результаты измерения размеров (длины) образцов являются среднеарифметическим результатом измерения 3-х образцов. Измерения длины (60 мм) образцов выполняли с точностью ±0,001 мм.

5. Охлаждение деталей и образцов со скоростью 80-120°С в час производили вместе с печью.

Из результатов таблицы следует, что предлагаемый режим обеспечивает уменьшение деформации образцов более чем в 5 раз после закалки и более чем в 3 раза после старения при практически равных механических свойствах (σ_в; δ).

Использование предлагаемого способа позволяет.

1. Существенно уменьшить деформацию как после закалки, так и после старения (195°С 12 часов).

2. Изготавливать детали (рамы, корпуса, кронштейны) сложной конфигурации с точными размерами из плит, профилей, прутков сплава АК4-1.

Источники информации

1. Производственная инструкция ПИ 1.2А510-98, с.15-20. Термическая обработка полуфабрикатов и деталей из алюминия и алюминиевых деформированных сплавов, ВИАМ.

2. Патент РФ №2125618. Способ термической обработки отливок из алюминиевых сплавов.

Способ термической обработки алюминиевого сплава АК4-1 или АК4-1ч, включающий нагрев сплава до температуры закалки, охлаждение с температуры закалки до 450°С со скоростью 80-120°С в час и выдержку 3 мин, охлаждение в воде с температурой 80-100°С, а затем в воде с температурой 20°С и старение.