СПОСОБ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕТАЛЛА Российский патент 1996 года по МПК C21D1/26 

Изобретение относится к области металлурги, а именно к способам обработки металлов для изменения их тонкой структуры и физико-механических свойств.

Известны различные способы направленного изменения физикомеханических свойств металлов и их структуры, включающие изменения состава, термическую обработку и холодную пластическую деформацию, что приводит к изменению как тонкой, так и микроструктуры обрабатываемого металла.

Одним из видов такой обработки металлов является рекристаллизация, которая проводится для снятия внутренних напряжений, восстановления пластичности и вязкости, получения равноосных недеформированных зерен и улучшения обрабатываемости при последующих операциях деформации в холодном состоянии.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату является способ рекристаллизации металла путем воздействия на металл физическим полем, в данном случае тепловым полем с определенными термическими и временными параметрами (например, "МАШИНОСТРОЕНИЕ", энциклопедический справочник. Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1948, Москва, т.7, c.476-479).

Рекристаллизационный отжиг применяется для холоднокатанной листовой и сортовой стали, холоднотянутой проволоки и холодноштампованных изделий как межоперационная термическая обработка в процессе деформации в холодном состоянии. Также широко применяется рекристаллизационный отжиг при обработке цветных металлов и сплавов, являясь в некоторых случаях единственным видом термической обработки цветного металла (например, "МАШИНОСТРОЕНИЕ", энциклопедический справочник, Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1948, Москва, т.7, с.476-479).

Однако проведение операции термообработки является очень трудоемким, энергоемким, окисляющим поверхность и продолжительным по времени процессом.

Основной идеей, положеной в основу настоящего изобретения, является замена операции термообработки металла на другую обработку, позволяющую получить тот же эффект, но при гораздо меньших затратах труда, энергии и времени.

Как показали проведенные эксперименты, поставленная задача может быть решена, если вместо тепловой обработки металла, подлежащего проведению рекристаллизации, на этот металл воздействовать импульсным электромагнитном полем с определенными параметрами.

В науке и технике уже известно воздействие на металлы, находящиеся в различном физическом состоянии, в том числе и в расплаве, электромагнитным полем. Однако, такое воздействие, как правило, производилось с целью придать металлу новые физические свойства, а точнее магнитные свойства (например, а. с. СССР N 357265, кл. С 22 F 3/02; или а.с. СССР N 607446, кл. C 22 F 3/02).

Целью изобретения является изменение свойств металла за счет осуществления его рекристаллизации под действием электромагнитного поля.

Поставленная задача решается тем, что на металл воздействуют импульсным электромагнитным полем напряженностью 2•10⁵ 8•10⁶ A/м, с частотой 700-800 Гц и длительностью импульса 3/4π- 5/4p периода частоты.

На чертеже представлена схема устройства для проведения обработки металла импульсным электромагнитным полем.

Устройство состоит из соленоида 1, который может иметь различную конфигурацию витков в зависимости от конфигурации поперечного сечения обрабатываемого металла 2, помещаемого внутрь соленоида. Соленоид может содержать различное число витков 3 в своей обмотке. В процессе обработки металл, на который воздействуют электромагнитным полем может быть неподвижным внутри соленоида, а может и перемещаться с определенной скоростью.

Способ обработки металлов осуществляется следующим образом.

Подлежащий обработке металл вне зависимости от его вида: металл в состоянии поставки, заготовка или готовая деталь, помещается внутрь соленоида 1. Посредством генератора импульсных напряжений 4 формируются импульсы необходимой частоты продолжительности и формы. Эти импульсы подаются на соленоид, формируя внутри его электромагнитное поле, воздействующее непосредственно на помещенный внутрь соленоида металл. Импульсы формируют с частотой 700-800 Гц и длительностью 3/4p 5/4p периода частоты. Напряженность магнитного поля внутри соленоида при обработке должна составлять величину 2•10⁵ 8•10⁶ А/м, что достигается подбором соответствующих технологических и коструктивных параметров соленоида.

Проведенные экспериментальные работы заключались в исследовании свойств металлов, обработанных импульсным электромагнитным полем различной напряженности, частоты и времени воздействия на металл. В таблице 1 приведены основные показатели механических свойств стали марки 35 ГС:
1 в исходном состоянии (горячекатанная без отжига);
2 после обработки в импульсном режиме электромагнитным полем напряженностью 2•10⁵ А/м;
3 после обработки в импульсном режиме электромагнитным полем напряженностью 8•10⁶ А/м;
4 после рекристаллизационного отжига (по данным, например, Машиностроение. Энциклопедический справочник, Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1948, Москва, т.7, c.476-479).

Анализ данных таблицы 1 показывает, что обработка стали в импульсном электромагнитном поле по своим результатам очень близка к рекристаллизационному отжигу. Эта обработка приводит к: увеличению на 6% относительного сужения j и на 23-38% относительного удлинения d, что свидетельствует о повышении пластичности стали.

При обработке в импульсном электромагнитном поле образцов меди марки М1 было отмечено снижение величин таких параметров, как удельное сопротивление r и микротвердость H_μ. При рентгеновских исследованиях также установлена большая острота рентгеновских линий, что соответствует снятию напряжений в обработанном образце, вызванных холодной пластической деформацией. Такие же результаты достигаются при проведении рекристаллизационного отжига меди. В таблице 2 приведены экспериментальные данные, показывающие изменение некоторых физико-механических свойств меди при обработке ее в электромагнитном поле.

Т^oС температура проведения измерений.

Таким образом, настоящий способ является промышленно осуществимым и может быть использован в машиностроении при производстве изделий из черных и цветных металлов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам обработки металлов для изменения их тонкой структуры и физико -механических свойств. Техническим результатом является изменение свойств металла за счет осуществления его рекристаллизации под действием электромагнитного поля. Сущность: способ рекристаллизации металла осуществляют путем воздействия на металл импульсным электромагнитным полем напряженностью 2•10⁵ - 8•10⁶ А/м, с частотой 700 - 800 Гц и длительностью импульса oт 3/4 π до 5/4 p периода частоты. Такое воздействие на металл позволяет исключить операцию рекристаллизационного отжига. 1 ил., 2 табл.

Способ рекристаллизации металла, включающий воздействие импульсным электромагнитным полем с заданной напряженностью, частотой колебаний и длительностью импульса, отличающийся тем, что воздействуют электромагнитным полем с напряженностью 2•10⁵ 8•10⁶ А/м, частотой 700-800 Гц и длительностью импульса 3/4π-5/4π периода частоты.