Способ старения полуфабрикатов из термоупрочняемых алюминиевых сплавов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (u>883189

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51}М. Клз (22) Заявлено 170380 (21) 2896240/22-02 с присоединением заявки HP

С 22 F 1/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2311.81. Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 231181 (53) УДК 621. 785. .01(088.8) »

В.В.Телешов, В.И.Беликов, В.Н.Сорокин и U.Ì.Ñèðoòêèés---1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ СТАРЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТОВ

ИЗ ТЕРМОУПРОЧНЯЕМЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ

СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургии, в частности к изготовлению полуфабрикатов из алюминиевых сплавов, подвергаемых термообработке,включающей искусственное старение при повышенных температурах.

Способ целесообразно использовать в тех случаях, когда сортамент полуфабрикатов, подвергаемых искусственному старению, велик и оптимальная длительность старения для них неизвестна.

Основными параметрами процесса искусственного старения являются температура и длительность выдержки полу- 15 фабрикатов при этой температуре. Однако в зависимости от величины садки по весу и параметров термического оборудования время прогрева садки до заданной температуры является пе- 2О ременной величиной, что влияет на фактическую степень распада твердого раствора. Интенсивность распада твен дого раствора зависит также от природы полуфабриката и его металлургической наследственности. Все это приводит к тому, что даже при строгом соблюдении установленных в технологических инструкциях температуры и длительности процесса старения наблюда- -ЗО ются выпады по механическим свойствам, связанные с индивидуальными особенностями полуфабрикатов. Особенно часто это наблюдается для полуфабрикатов из алюминиевых сплавов, старящихся по смягчающим режимам старения на определенные стадии перестаривания, обладающие пониженным до определенных пределов прочностными свойствами, но более высокой коррозионной стойкостью.

Известен способ контроля качества старения по величине удельной электропроводности () полуфабриката, определяемой методом вихревых токов на состаренном полуфабрикате при комнатной температуре Г1 ).

Недостатком известного способа является невозможность непрерывного определения при повышенной температуре, обусловленная конструкцией прибора и датчика электропроводности, в результате чего только ускоряется процесс сдачи полуфабриката, поскольку определение электропроводности заменяет в этом случае контроль механических свойств и коррозионной стойкости.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термической обработ883189 ки сплавов, по которому старение продолжают до получения требуемых значений удельного электросопротивления или удельной электропроводности (2 ).

Реализация этого способа требует прямого определения электросопротивления массивного полуфабриката в процессе выдержки при температуре искусственного старения.

Недостатком известного способа.является то,.что его применение для промышленных полуфабрикатов является черезвычайно трудоемким. Требуется определение соответствия между абсолют- ной величиной сопротивления, найденного на заранее зацанной базе (расстояние между точками замера) при повышенной температуре, и уровнем механических свойств. Кроме того, само значение электросопротивления будет зависеть от конфигурации полуфабрика- 2О та и величины базы, на которой замеряют электросопротивление. Таким образом, использование известного способа в заводских условиях в связи с многообразием обрабатываемых полуфабрикатов практически невозможно.

Цель изобретения — снижение трудоемкости процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе искусственного старения ведут определение относительной скорости уменьшения электросопротивления полуфабриката (V /R) и стареК ние заканчивают при значении V< /R (3,0-0,5) ° 10 4 1/мин, где !,OM/MHH — скорость уменьшения электросопротивления полуфабриката;

R, Ом — электросопротивление полуфабриката в момент определения

Ф.

На фиг . 1 и 2 приведены кривые изменения сопротивления образцов из излученных сплавов при сопоставлении длительности нагрева в логарифмическом масштабе, на фиг. 3 и 4 †. кривые изменения скорости падения электросопротивления и изменения прочностных свойств материала при комнатной температуре.

Известно, что сопротивление металлов (R) определяется по формуле.

1 =/ где /> - удельное электросопротивление материала; 55

S — площадь поперечного сечения проводника длиной

Скорость изменения сопротивления (V = ) отсюда будет равна

Д0 и 33

60 /= — - с — —

R ДТ. el S а относительная скорость из.1енения сопротивления (Vp/R) будет равна

v as

Я Я Ж

Содержание легирующих элементов и примесей, вес.Ъ

Сос тав

Cu Mg Mn Fe Si

1 3,98 1,68 0,81 0,21 0,15

2 4,8 1,3 0,77 0,29 0,17

3 3,97 1,29 0,44 0,27 0,16

4 4,22 1,42 0,64 0,37 0,38

5 4,37 1 53 0,64 0,07 0,06

Параллельно определяли сопротивление образца с помощью моста постоянного тока NO-62 при температуре старения и значения механических

Таким образом, относительная скорость изменения электросопротивления полуфабриката не з ависит от его геометрических размеров, -а определяется только изменением удельного электросопротивления сплава в процессе старения.

При проведении операции искусственного старения электросопротивление полуфабриката из алюминиевого сплава сначала повышается при его нагреве до температуры выдержки, а затем уменьшается вследствие распада твердого раствора на основе алюминия, При этом на стадии распада твердого раствора происходит сначала повышение прочностных свойств полуфабриката, а затем их уменьшение при перестаривании. Знание для каждого сплава значения относительной скорости уменьшения электросопротивления, соответствующего максимуму прочностных свойств или определенной стадии перестаривания позволяет прекращать процесс старения при достижении требуемой степени распада твердого раствоPcl, Используемый признак достижения требуемой стадии распада твердого раствора не зависит от геометрических размеров полуфабриката и вследствие этого не требует:установления его для каждого вида полуфабриката, что значительно облегчает контроль процесса старения, а также обеспечивает сохранение стабильности и механических свойств полуфабрикатов и исключает выпады по механическим свойствам.

Пример. Брали листы из термоупрочняемого алюминиевого сплава Д16 с химическим составом, приведенным в таблице, и осуществляли старение при температуре 190 С.

883189

Формула изобретения фвМ аввВ0 а0066 а0066 а 00.Я

Г нмн

g Сt f4 Вб авив.1 свойств на образцах-свидетелях при комнатной температуре, после различной выдержки при температуре старения (фиг.1 и 2).Были определены значения скорости падения электросопротивленин н интервале 20 мин по уравнению йх-R, 5 и наидена отнооительнан к хт-х„ скорость падения электросопротивления путем деления Vg на значение электросопротивления в середине каждого интервала. Приведенные на !

О фиг. 3-4 данные показывают, что общепринятая выдержка в течение 11-13 ч для листов алюминиевого сплава 016, приводит к значительному перестариванию, снижающему прочностные свойст-15 ва на 5-7 кг/мм . Непрерывный контроль относительной скорости уменьшения электросопротивления позволяет остановиться на требуемой ста. дии старения. Так, прекращение ста- Щ рения при достижении V<)g = 3,0 х х 10, 1/мин позволяет получать близ-4 кие к максимальным прочностные свойства при значительном сокращении длительности старения, а при достиже- 25 нии Yp(g = 0,5 ° 10, 1/мин старение можно прекращать в связи с получением некоторого перестаривания, обеспечивающего, как известно, повышенную коррозионную стойкость.

Как видно иэ приведенных данных, значение относительной скорости уменьшения электросопротивления полуфабрикатов, используемой в качестве контролируемой величины не зависит от состава сплава и абсолютного значения электросопротивления полуфабриката, что свидетельствует î его постоянстве для рассматриваемого класса материалов.

Эффективность применения предлагаемого способа зависит от номенклатуры выпускаемых иэделий, поскольку известный способ требует определения критической величины электросопротивления для каждого вида изделий, а в предлагаемом способе уже установлена контролируемая величина относительной скорости уменьшения электросопротивления для любого полуфабриката.

Способ старения полуфабрикатов из термоупрочняемых алюминиевых сплавов, включающий определение электросопротивления полуфабриката, о т л и ч аю шийся тем, что,с целью снижения трудоемкости процесса, ведут определение относительной скорости уменьшения электросопротивления полуфабриката (V<)P ) и старение заканчивают при значении V<)R = (3,0-0,5) х х 10 4, 1/мин, V Ом/мин - скорость уменьшения электросопротивления полуфабриката, R,îì — электросопротивление полуфабриката в момент определения Ч .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Наумов H.Ì., Микляев П.Г. Резистометрический нераэрушающий контроль деформируемых алюминиевых сплавов, 1974, с. 200.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 386995, кл. С 22 F 1/04, 1973.

883189 я я

f мин

t;reuu

6идержки Рис

7чис 10 атс IO vuc Я час

Ччас

Составитель В.Родин

Редактор Т.Киселева Техред N.påéâåñ:. Корректор Г. Назарова

Заказ 10127/38 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4