Способ термической обработки деталей из алюминиевого сплава в95пч в постоянном магнитном поле
Владельцы патента RU 2764254:
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" (RU)
Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке алюминиевых сплавов. Способ термической обработки деталей из алюминиевого сплава В95пч включает нагрев деталей до температуры 140±5°С и старение в течение 2-8 часов, при этом одновременно с искусственным старением деталей из алюминиевого сплава их подвергают воздействию внешнего постоянного магнитного поля с напряженностью 7,0±1,0 кЭ. Изобретение направлено на повышение прочностных свойств сплава, в частности микротвердости, за счет создания однородной мелкодисперсной структуры. 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области металлургии и термической обработки алюминиевых сплавов.
Известен способ проведения термической обработки материалов [Малыгин Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. - М.: Машиностроение, 1989, с. 93-97.]. Способ заключается в помещении деталей из металлических сплавов в индуктор и обработке их импульсами магнитного поля различной напряженности, длительности и количества. Недостатками этого способа являются конструктивная сложность используемого оборудования, включающего блоки формирователя импульсов, программные устройства и др., высокие напряженности накладываемых полей и недостаточно однородная структура сплава после обработки.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ термической обработки материалов алюминиевых сплавов [Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп.М.: Металлургия, 1986, с. 496.], заключающийся в нагреве сплава до 460°С, закалке в холодной воде и старении 2-6 ч при 120°С; при этом достигаются значения микротвердости от 500 МПа до 610 МПа (51-62 кГ/мм2).
Недостатком этого способа является недостаточно высокие значения параметров, характеризующих прочностные свойства материала, а также низкая однородность материала после обработки.
Задачей изобретения является повышение прочностных свойств материала, а в частности, микротвердости сплава, а также достижение наиболее однородной мелкодисперсной структуры материала после обработки.
Указанная задача достигается тем, что в способе термической обработки деталей из алюминиевого сплава В95пч, при котором их нагревают до температуры 140±5°С, старят (выдерживают) в течение 2-8 часов, одновременно с искусственным старением деталь подвергается воздействию внешнего постоянного магнитного поля напряженностью 557,2±79,6 кА/м (7,0±1,0 кЭ). Предварительно перед искусственным старением детали подвергали закалке с температуры 470°С (0,5 ч) в воду с температурой 20°С.
При решении поставленной задачи создается результат, который заключается в следующем. При воздействии на детали из алюминиевого сплава В95пч однородного постоянного магнитного поля при повышенной температуре происходит изменение кинетики старения сплава, приводящее к ускорению процесса искусственного старения и повышению однородности структуры.
Пример конкретного выполнения - образец из алюминиевого сплава В95пч старили в внешнем постоянном магнитном поле с напряженностью 557,2±79,6 кА/м (7,0±1,0 кЭ) и без него при температуре 140±5°С, времени старения от 2 до 8 часов. Предварительно перед старением образцы подвергали закалке с температуры 470°С (0,5 ч) в воду с температурой 20°С.
Старение проводили на установке, позволяющей осуществлять его в вакууме во внешнем однородном постоянном магнитном поле, создаваемым электромагнитом постоянного тока.
После старения на образцах, состаренных в поле и без него, измеряли среднее значение микротвердости по Виккерсу (Таблица 1), средний размер блоков когерентного рассеяния (D), относительную микродеформацию (Δd/d) и плотность дислокаций (ρ) (Таблица 2).
Результаты измерений (Таблица 1) показали, что наложение однородного постоянного магнитного поля на все режимы старения всегда приводит к заметному увеличению среднего значения микротвердости на 80-310 МПа (8-32 кГ/мм2), т.е. на 4-21%. Из результатов рентгеноструктурных исследований испытуемого материала из сплава (Таблица 2) видно, что после термомагнитной обработки сплав имеет более однородную мелкодисперсную структуру. Таким образом, установлено, что оптимальным режимом старения является следующий режим: температура старения 140±5°С, время старения 2-8 час, напряженность магнитного поля 557,2±79,6 кА/м (7,0±1,0 кЭ).
Использование заявляемого изобретения термомагнитной обработки деталей из алюминиевого сплава В95пч в постоянном магнитом поле позволяет повысить микротвердость сплава на 4-21% и получить более однородную мелкодисперсную структуру. При старении длительностью 4 часа в постоянном магнитном поле эффект достигает максимального значения: микротвердость по Виккерсу - 1 800±20 МПа (184±2 кГ/мм2), однородная мелкодисперсная структура (блок когерентного рассеяния равен 365 нм); при этом в случае старения без магнитного поля твердость по Виккерсу возрастает в 1800 МПа/555 МПа = 3,24 раз, а однородность мелкодисперсной структуры падает - 365 нм/401 нм=0,91 раз.
Способ термической обработки деталей из алюминиевого сплава В95пч, включающий нагрев деталей и старение, отличающийся тем, что нагрев деталей осуществляют до температуры 140±5°С, старение проводят в течение 2-8 часов, при этом одновременно с искусственным старением деталей из алюминиевого сплава их подвергают воздействию внешнего постоянного магнитного поля с напряженностью 7,0±1,0 кЭ.
