Способ обработки алюминиево-кремниевых сплавов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii89917 1.(6() Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 160530 (21) 2924491/22-02 с присоединением заявки РЙ(23)ПриоритетОпубликовано 23.01.82. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 2301.82 (51)M. Кл.

В 21 В l/40

)ееударстееиный комитет по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621. 77. .04(088.8) Ю.Ф. Шевакин, А.И. Зенцов, В.д. Ревто т

Л.Б. Злотин, Т.С. Югова и А.M. Рантиков

Государственный научно-исследовательск проектный", и конструкторский институт сплавов и обр36отки-.--,:

«« цветных металлов (72) Авторы изобретения (7() Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ

СПЛАВОВ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению металлической фольги иэ заэвтектических немодифицированных силуминов, и может быть использовано на заводах по обработке цветных металлов и сплавов.

Наиболее близким к »эобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления фольги иэ заэвтектических немодифицированных силуминов, который включает в себя получение литых гранул, »х нагрев и горячую формующую прокатку эа один проход при

450-500 С и последующую холодную прокатку с обжатием за проход 25-60 и промежуточными отжигами при

400 С (1).

Недос1атком известного способа является отсутствие ограничения времени выдержки при нагреве гранул перед горячей прокаткой, так как прокатку гранул осуществляют сразу после нагрева гранул до заданной температуры. В результате, при прокатке гранул наблюдаются высокие нормальные контактные напряжения, что существенно снижает эффектив5 ность процесса, и поскольку иэ-за высокого усилйя прокатки гранул требуется более мощное прокатное оборудование, повышается износ валков и в конечном счете снижается качество поверхности горячекатаной ленты.

Кроме того, для прокатки используют гранулы размером 1-8 мм. Несмотря на высокие скорости охлаждения, реализуемые при получении гранул, 15 структура и свойства гранул существенно зависят от их размера. Отсутствие ограничения времени нагрева гранул перед прокаткой приводит к разбросу свойств гранул в зависимости от размера. В процессе прокатки гранул, обладающих различными механическими свойствами, каждая гранула при заданном расстоянии

899171 между валками и при заданной температуре деформируется на различную величину. В результате готовая лента обладает нестабильными механическими свойствами как по длине, так и по ширине. Последующая холодная прокатка такой ленты приводит к различной вытяжке по ширине и длине ленты и способствует снижению планшетности и образованию разнотолщин- 10 ности. Кроме того, в местах, имеющих пониженную пластичность и плотность, наблюдается более интенсивное растрескивание кромки ленты, что приводит к снижению выхода годно- 1 го.

В результате больших частных обжатий при холодной прокатке в первых проходах снижается планшетность деформируемой ленты и снижается величи- 20 на допустимой суммарной деформации между. отжигами из-за снижения механических свойств ленты. Кроме того, холодную прокатку после последнего промежуточноге отжига осуществляют 25 за один проход с толщины 0,09-0,08мм до заданного размера., при этом величина деформации составляет 51-644.

Поскольку в процессе промежуточного отжига происходит рост и коагуляция 30 кремния в фольге, деформация 51-643, реализуемая на последнем проходе, не обеспечивает необходимого измельчения и равномерного распределения кремния в готовой фольге, что отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах приборов, в которых . используется данный материал.

Цель изобретения - повышение пластичности фольги за счет измельчения 4g кремниевой составляющей, улучшения планшетности и повышения величины допустимой суммарной деформации между промежуточными отжигами, а также снижения усилия горячей прокатки 4S и повышения стабильности механических свойств горячекатаной ленты.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему литье гранул, нагрев горячую прокатку за один проход и последующую холодную прокатку с промежуточными отжигами при нагреве, гранулы выдерживают при температуре горячей прокатки в течение 10-30 мин, а после-., SS дующую холодную прокатку осуществляют с частным обжатием 10-181 в первых двух про<одах и 25-601 в последующих, причем суммарная степень деформации после последнего промежуточного отжига составляет 75-843.

Способ осуществляется следующим образом.

Гранулы размером 1-8 мм,полученные на установке центробежного типа, нагревают до 450-500 С и выдеро живают в течение 10-30 мин. Затем осуществляют горячую формующую прокатку гранул. Полученную ленту толщиной 1,0-1,2 мм подвергают отжигу при 400+5 С. После отжига ленту деформируют вхолодную, причем в первом и втором проходах величина деформации составляет 10-183, а в последующих проходах - 22-60, причем суммарная степень деформации после последнего промежуточного отжига составляет 75-84 .

Пример 1. Гранулы сплава алюминий+183 кремния размером 1-8 мм помещают в печь порциями по 6 кг и нагревают до 480-500 С.При достижении 480-500 С гранулы выдерживали при данной температуре в течение

1-60 мин.

Из-за малых размеров (1-8 мм в поперечнике) гранул общепризнанными методами (растяжением, сжатием, кручением и т.д.) невозможно определить прочностные и пластические свойства гранул.

Характеристикой, характеризующей качественное изменение свойств гранул, может, служить макротвердость, которую определяют на приборе

ИПГ-3 при нагрузке 200 г. Данные приведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, для выравнивания свойств гранул различного размера необходимо выдерживать их при температуре деформации (т.е.

480-500 С) в течение 10-30 мин.

Снижение или повышение времени выдержки приводит к различному изменению механических свойств гранул различного размера, что связано с прохождением в них структурных изменений.

После выдержки гранул в течение различного времени их прокатывают на стане дуо с диаметром валков

170,5 .мм при скорости прокатки !

2,7 м/мин. Один из валков стана оснащен точечной месдозой, позволяющей замерять величину нормальных контактных напряжений.

8991

5

Выдержка гранул при 480-500 в течение 10-30 мин обеспечивает минимальные значения твердости гранул всех размеров и наименьшие значения усилия прокатки. Кроме того твердость гранул всех размеров, особенно при времени выдержки 2030.мин, становится одинаковой.

Это обеспечивает одинаковые условия деформации гранул всех размеров и 10 позволяет получить горячекатаную ленту с более стабильными свойствами, чем при времени выдержки их перед прокаткой менее 10 и более

30 мин.

Полученную горячекатаную ленту о после отжига при 400 С в течение

1,5 ч подвергают холодной прокатке с различной деформацией за проход.

Обеспечение в первых двух проходах 20 степени деформации 10-18 позволяет получить допустимую суммарную степень деформации между промежуточными отжигами 55-633. Кроме того, лента в этом случае. характеризуется 25 более высокой плоскостностью. При прокатке ленты с частными обжатиями в первых двух проходах более 18 снижается величина допустимой суммарной степени деформации между отжига- 30 ми.Это приводит к необходимости проведения большего количества промежуточных отжигов при прокатке фольги толщиной 0,03 мм. Кроме того, плоскостность такой ленты неудовлетворительна, что затрудняет дальнейшую прокатку, приводя к большому числу обрывов.

При прокатке в первых двух прохо дах со степенью деформации 10-18 происходит выравнивание свойств горячекатаной отожженной ленты. Несмотря на равномерность свойств деформируемых гранул, в горячекатаной ленте имеются различного рода микродефекты (пустоты, микротрещины, раковины), нарушающие целостность материала. Деформация в первых двух проходах со степенью 10-18 способ50 ствует дополнительному выравниванию механических свойств ленты и залечиванию микродефектов.

Кроме того, в процессе первых двух проходов происходит дальнейшее

55 дробление первичных кристаллов кремния, сохранившихся в деформируемом сплаве после горячей прокатки. Деформация с малыми обжатиями позволяет

71 6 разрушить кристалл кремния без нарущения целостности материала.В случае высоких деформаций в первых проходах (со степенью более 18-. 20 ) разрушение первичного кремния происходит более интенсивно, с распространением трещин внутри матрицы о(, -твердого раствора кремния в алюминии. В последующих проходах трещины распространяются на весь объем металла и снижают допустимую величину суммарной деформации между отжигами. Одновременно в местах наличия микродефектов, при обжатии сплава в первых проходах со степенью более

18, происходит концентрация напряжений и нарушение целостности материала. Деформация со степенью обжатия в первых двух проходах менее

104 нецелесообразна, так как приводит к необходимости увеличения числа проходов и тем самым снижает производительность процесса, Влияние режимов обжатия по проходам на величину максимально допустимой суммарной деформации между промежуточными отжигами приведено в табл.2.

Важным параметром, влияющим на размер кремния в готовои фольге и степень его дисперсности, является величина степени суммарной деформации. Для получения более мелкодисперсного и равномерного распределения кремния в готовой фольге холодную прокатку после последнего проме— жуточного прохода (на последнем переходе) осуществляют со степенью суммарной деформации 75-844, причем деформация осуществляется в несколько проходов. Уменьшение суммарнэй степени деформации менее 764 не гозволяет добиться равномерного мелкодисперсного распределения кремния, а повышение степени деформации более 84/ приводит к разрушению сплава.

Согласно известному способу последний переход холодной прокатки осуществляют с толщины 0,08-0,9 мм до заданной за один проход, причем суммарная степень деформации при этом составляет 51-643. Такая дефор,:мация позволяет в некоторой степени измельчить коагулированные в процес- . се промежуточного отжига кристаллы кремния, но такое измельчение неравномерно. Диспергированию подвергаются лишь наиболее благоприятно ориенТаблица 1

Макротвердость гранул при времени выдержки мин

Размер гранул, мм

0-1

40 60

20

57,6 47,8

59,7 53,0

57,6 58,1

55,6 57,8

101 63,9 56,0 55,3 . 54,1 53,3

1-2

54,5

56,8 55,0

53,5

96 68,9

82 64,9

81 57 3

81 61,7

58,3 54,8 51,8 . 53,2

56,1 55,2 55,7 53,0

58,4 54,9 53,0 53,9

54,7 59,4

7 89917 тированные по отношению к направлению прокатки кристаллы, так как величина деформации недостаточна для дробления всех кристаллов.

Холодная прокатка со степенями деформации 75-84 позволяет измельчить кристаллы кремния, поскольку постепенное осуществление деформации и с большими величинами позволяет диспергировать кристаллы, 10 ориентированные менее благоприятно к направлению прокатки.

Измельчение частиц кремния позволяет повысить пластичность готовой фольги в отожженном состоянии, что свидетельствует о большем измельчении кремниевой составляющей. 0 равномерности и мелкодисперсности распределения кремниевой составляющей в фольге судят по величине относительного удлинения и разбросам механических свойств.

Пример 2. Сплав алюминийкремний с содержанием кремния 17,5Ф подвергают грануляции на установке центробежного типа ВИЛС.После сушки о гранулы нагревают до 480-500 С и

I выдерживают в течение 10-30 мин.

Затем гранулы прокатывают на стане кварто с диаметром рабочих валков Зо

1 8

150 мм. Полученную ленту толщиной 1,0-1,2 мм отжигают при

400 С в течение 1,5 ч, после чего подвергают холодной прокатке, причем в первых проходах деформацию осуществляют со степенью 10184, т.е. по следующим режимам:

l,2-1,05-0,9-0,7-0,55 мм, а на последнем переходе со степенью суммарной деформации 75-844 после последнего промежуточного отжига по следующему режиму: 0,2-0,12-0,07-0,032 мм.

Изобретение позволяет снизить усилие прокатки; повысить качество горячекатаной ленты за счет обеспечения стабильности механических своиств; повысить производительность роцесса, сократив число промежуточных отжигов, за счет повышения суммарной степени допустимой деформации между промежуточными отжигами.

Кроме того, обеспечивается повышение качества фольги за счет измельчения кремния и повышения тем самым относительного удлинения, а также повышение стабильности процесса и выхода годного за счет повышения плоскостности фольги и уменьшения количества обрези.

899171

Таблица 2

Толщина горячекатаной

Обжатие в

Обжатие во втором проходе, 4

Обжатие в других проходах, ф

Характеристика плоскостности

Максимально первом проходе, допустимое суммарное обжатие+ 4 ленты, мм

18 22-60

62.1,0

Хорошая

22-60

1,0

55

Удовлетворительная

22-60

1,0

25

Неудовлет-. ворительная

22-60

Неудовлетворительная

1,0

21

22-60

15

Хорошая

1,0

Величина максимально-допустимой суммарной деформации между промежуточными отжигами определяется как величина суммарной деформации, выше которой наблюдается падение механических свойств холоднокатаной и отожженной ленты.

Примечание.

Формула изобретения

Составитель Ю. Лямов

Редактор Г. Кацалап Техред А.Бабинеь Корректор A- Дзятко

Заказ 12009/11 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Способ обработки алюминиево-кремниевых сплавов, включающий литье гранул, нагрев, горячую прокатку за один проход и последующую холодную прокатку с промежуточными отжигами, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности фольги путем измельчения кремниевой составляющей, улучшения планшетности и повышения стабильности механических свойств горячекатаной ленты, гранулы выдерживают при температуре горячей прокатки в течение 10-30 мин, а последующую холодную прокатку осуществляют с частными обжатиями 1018 на первых двух проходах и 22603 в последующих, причем суммарную деформацию по проходам после последнего промежуточного отжига осуществляют со степенью деформации

75-84 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 505449, кл. В 21 В 1/40, 1974.