Способ термической обработки фасонных отливок из литейных высококремнистых алюминиевых сплавов

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении фасонных отливок из высококремнистых алюминиевых сплавов на машиностроительных и металлургических предприятиях. Способ включает нагрев в интервале температур (0,51-0,54)·Тпл. сплава и выдержку 5-14 ч с получением в структуре сплава дисперсных интерметаллидных фаз размером 0,2-0,8 мкм. Получаются фасонные отливки, обладающие повышенной прочностью при сохранении их пластичности на уровне 8-12% и стабильности механических характеристик. 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении фасонных отливок из высококремнистых алюминиевых сплавов на машиностроительных и металлургических предприятиях.

Известен способ термической обработки высококремнистого сплава марки АК12 (ГОСТ 1583) - отжиг при температуре нагрева 300±10°С, время выдержки при этом равно 2-4 ч. Однако из-за высокой температуры отжига, которая составляет 0,67·Тпл сплава, прочностные свойства понижены.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является способ термической обработки высококремнистых сплавов, содержащих ~12% Si, предложенный в работе: Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. Металловедение, термообработка и рентгенография. - М.: МИСиС, 1994, с.330, включающий нагрев и выдержку при заданной температуре. Нагрев рекомендуется проводить как стабилизационное старение при температуре 200°С, что составляет 0,57·Тпл с выдержкой 6-12 ч без предварительной закалки.

Однако при использовании прототипа не достигается повышения механических характеристик.

Основная задача изобретения заключается в повышении механических характеристик высококремнистых алюминиевых сплавов.

Другой задачей является повышение стабильности свойств фасонных отливок высококремнистых алюминиевых сплавов.

Достигается это тем, что в способе термической обработки фасонных отливок из литейных высококремнистых алюминиевых сплавов, включающем нагрев и выдержку при заданной температуре, нагрев проводят до более низких температур (0,51-0,54)·Тпл, а интервал времени выдержки расширен и составляет 5-14 ч с получением в структуре сплава дисперсных интерметаллидных фаз размером 0,2-0,8 мкм.

Повышение механических свойств фасонных отливок при отжиге в интервале температур (0,51-0,54)·Тпл с выдержкой 5-14 ч связано с выделением высокодисперсных вторичных интерметаллидных фаз размером 0,2-0,8 мкм из пересыщенного α-твердого раствора, образовавшегося при кристаллизации отливок. Кроме того, отжиг с указанными параметрами приводит к снижению остаточных напряжений. Это также позволяет получить повышенные механические свойства отливок и увеличить их стабильность, что подтверждается величиной коэффициента вариации.

По отношению к прототипу у предлагаемого способа имеются следующие отличительные признаки: нагрев проводят в интервале температур (0,51-0,54)·Тпл с выдержкой 5-14 ч с получением в структуре сплава дисперсных интерметаллидных фаз размером 0,2-0,8 мкм.

При нагреве до температуры 0,51·Тпл сплава требуются более длительные выдержки - 14 ч для снятия остаточных напряжений и распада пересыщенного α-твердого раствора. Нагрев до более высоких температур 0,54·Тпл обеспечивает завершение указанных процессов при меньших выдержках - 5 ч. Такие параметры термической обработки фасонных отливок позволяют получить высокие механические свойства, снизить литейные напряжения изделий, повысить стабильность свойств.

Пример конкретного выполнения заявляемого способа подтверждается экспериментальными данными, представленными в таблице. Приведены параметры нагрева (отжига), а именно: температура указана в долях от температуры плавления сплава по равновесному солидусу (шкала Кельвина), время в часах, а также даны механические характеристики отливок и коэффициенты вариации - υ по каждому свойству. Величина коэффициента вариации позволяет судить о стабильности механических характеристик отливок.

Отжиги проводились на фасонных отливках из высококремнистого литейного алюминиевого сплава марки АК12 (ГОСТ 1583). По каждому режиму отжига выполнялась термическая обработка трех образцов из пяти разных партий. Размер частиц вторичных фаз определялся на электронном растровом микроскопе Evo 50 при увеличении 1000 крат. На каждом образце проводилось 20 замеров, на один режим обработки было взято по три образца.

Заявляемый способ термической обработки фасонных отливок из высококремнистых алюминиевых сплавов может быть реализован на металлургических и машиностроительных заводах, имеющих стандартное оборудование для термической обработки. Повышение механических свойств фасонных отливок при отжиге в интервале температур (0,51-0,54)·Тпл с выдержкой 5-14 ч связано с выделением высокодисперсных вторичных интерметаллидных фаз размером 0,2-0,8 мкм из пересыщенного α-твердого раствора, образовавшегося при кристаллизации отливок. Кроме того, отжиг с указанными параметрами приводит к снижению остаточных напряжений. Это также позволяет получить повышенные механические свойства отливок и увеличить их стабильность, что подтверждается величиной коэффициента вариации (см. таблицу).

Нагрев до более высоких температур (0,57-0,62)·Тпл сплава обеспечивает выделение крупных скоагулированных частиц вторичных фаз, которые в меньшей мере препятствуют перемещению дислокации, чем высокодисперсные фазы. Так размер стабильных фаз при нагреве до 0,57 ·Тпл равен 80 мкм, а при 0,62·Тпл - 150 мкм. Это приводит к снижению прочности, особенно условного предела текучести, однако пластические свойства при этом увеличиваются (примеры 1 и 6). При этом стабильность пластических свойств снижается, что подтверждает увеличение коэффициентов вариации относительного удлинения и относительного сужения.

Отжиг при температурах ниже, чем оговаривается в предлагаемом способе 0,45·Тпл, практически не изменяет свойств литых отливок, так как нагрев до указанной температуры не обеспечивает распада пересыщенного α-твердого раствора, в результате выделения частиц избыточных фаз в структуре отсутствуют, хотя такой отжиг несколько снижает остаточные напряжения фасонных отливок (пример 5).

Технический результат опытной проверки, заявляемого способа термической обработки фасонных отливок высококремнистых сплавов заключается в повышении прочности отливок при сохранении их пластичности на уровне 8-12%, а также в стабильности механических характеристик отливок.

Таблица
Параметры отжига, механические свойства, коэффициенты вариации и размер вторичных фаз фасонных отливок из высококремнистого алюминиевого сплава марки АК12
Пример Состояние Параметры Механические свойства** и коэффициенты вариации Размер фаз, мкм
температура* время, ч σв, МПа υ, % σ0,2, МПа υ, % δ, % υ, % Ψ, % υ, % HB, кг/мм2 υ, %
1 Известный 0,57 9 154 12,6 81,6 14,2 13,0 10,3 16,1 11,6 44,5 9,8 80
2 Предлагаемый 0,51 14 187 10,6 115,3 10,6 12,1 8,1 13,8 9,2 57,7 7,6 0,2
3 0,52 9 193 8,3 116,3 9,4 10,3 7,5 12,1 7,4 58,2 5,8 0,6
4 0,54 5 197 6,5 119,4 7,9 8,5 5,4 14,5 6,9 59,3 4,8 0,8
5 За предлагаемыми 0,45 3 170 14,5 90,2 16,1 7,0 13,2 10,8 14,8 46,8 13,6 Не выявлен
6 пределами 0,62 20 152 11,4 74,9 11,7 14,4 9,6 15,9 8,9 42,7 9,1 150
Приведены доли от температуры плавления сплава по равновесному солидусу (шкала Кельвина)
**Приведены средние значения, в каждом режиме взято по три образца из пяти партий

Способ термической обработки фасонных отливок из литейных высококремнистых алюминиевых сплавов, включающий нагрев и выдержку, отличающийся тем, что нагрев проводят в интервале температур (0,51-0,54)·Тпл сплава с выдержкой 5-14 ч с получением в структуре сплава дисперсных интерметаллидных фаз размером 0,2-0,8 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области производства деталей обшивки кузовов транспортных средств, таких как крылья, двери, задние двери, капоты или крыши, устанавливаемых на стальной конструкции.
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для обработки изделий из силуминов. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при приготовлении высоколегированных сплавов, применяемых для получения изделия литьем и обработкой давлением.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам изготовления фольги из алюминиевокремниевых сплавов, предназначенной для дальнейшей прокатки фольговых припоев, и может быть использовано на заводах по обработке цветных металлов.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам термической обработки сплава системы Al-Si. .

Изобретение относится к металлургии , в частности к способу изготовления фольгового припоя из заэвтектического силумина, и может найти применение в приборостроении и радиоэлектронике .

Изобретение относится к способам термомеханической обработки сплавов на основе системы алюминий магний литий, используемых в процессе изготовления крупногабаритных полуфабрикатов, например штамповок, предназначенных для изделий новой техники.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к термической обработке силуминов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении из алюминиевых сплавов отливок типа поршней, применяемых в тракторных двигателях.

Изобретение относится к области термической обработки и может быть использовано при закалке тонкостенных отливок сложной конфигурации для последующего изготовления из них высокоточных деталей
Изобретение относится к металлургии и может быть применено при термической обработке отливок из сплава АК8М при изготовлении высокоточных деталей

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу термообработки алюминиево-кремниевого сплава эвтектического состава. Сплав нагревают с печью до температуры на 5-7°C выше температуры эвтектического равновесия сплава, выдерживают сплав при этой температуре в течение 120-150 мин, затем проводят охлаждение с печью до температуры 420-430°C со скоростью 0,01-0,03 град/с и охлаждение в воде до комнатной температуры. В результате термообработки в сплаве формируется микроструктура, в которой отсутствуют иглообразные кристаллы кремния и состоящая из многогранных кристаллов кремния, распределенных равномерно в матрице твердого раствора на основе алюминия. 3 ил.

Изобретение относится к способам получения металлической бутылки с горлышком с резьбой. Способ производства изготавливаемой прессованием путем ударного выдавливания металлической бутылки с резьбой для напитков включает получение заготовки из алюминиевого сплава, смешанного из скрапа алюминиевого сплава и относительно чистого алюминиевого сплава, при этом указанный скрап алюминиевого сплава содержит: между около 0,20 мас. % и около 0,32 мас. % Si, между около 0,47 мас. % и около 0,59 мас. % Fe, между около 0,10 мас. % и около 0,22 мас. % Cu, между около 0,78 мас. % и около 0,90 мас. % Mn, между около 0,54 мас. % и около 0,66 мас. % Mg, между около 0,06 мас. % и около 0,18 мас. % Zn, между около 0,00 мас. % и около 0,08 мас. % Cr, между около 0,00 мас. % и около 0,08 мас. % Ti, деформирование указанной заготовки в предпочтительную форму способом прессования - ударным выдавливанием для образования указанной металлической бутылки и образование резьбы на участке горлышка указанной металлической бутылки. Указанная резьба выполнена с возможностью принятия резьбовой крышки, которая по выбору может быть открыта и закрыта после наполнения металлической бутылки напитком. Технической результат заключается в получении заготовки бутылки с прочностными характеристиками, достаточными, чтобы сделать возможным нарезание резьбы на горлышке бутылки, предназначенной для навинчивания на такое снабженное резьбой горлышко резьбовой крышки. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 табл., 13 ил.
Наверх