СПОСОБ ТЕРМОМАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ БЕРИЛЛИЕВОЙ БРОНЗЫ Российский патент 2010 года по МПК C22F1/08 C21D1/04 

Изобретение относится к области металлургии и термической обработки медных 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 невозможность изменения и получения однородной структуры сплава после обработки.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ термической обработки деталей из медных сплавов [Покоев А.В., Осинская Ю.В. Способ термической обработки деталей из медных сплавов, патент на изобретение №2218423 от 13.11.01], заключающийся в нагреве деталей из медных сплавов до 350±5°С и старении в течение 0,17-2 ч в однородном постоянном магнитном поле напряженностью 7±0,5 кЭ, при этом достигаются значения микротвердости от 340 до 428 кг/мм².

Недостатком этого способа является недостаточно высокие значения параметров, характеризующих пластические свойства материала.

Задачей изобретения является повышение пластичности бериллиевой бронзы после термомагнитной обработки.

Указанная задача достигается тем, что в способе термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, при котором их нагревают до температуры 400±5°С, старят (выдерживают) в течение 1 ч, одновременно со старением деталь подвергается воздействию импульсного магнитного поля с амплитудой напряженности 7±0,5 кЭ, частотой импульсного магнитного поля от 1 до 7 Гц и отношением t₁/t₂~l,5-2, где t₁ - время импульса, где t₂ - время паузы. Предварительно перед старением детали подвергали закалке с температуры 800°С в воду с температурой 20°С.

При решении поставленной задачи создается результат, который заключается в следующем. При воздействии на детали из бериллиевой бронзы импульсного магнитного поля при повышенной температуре происходит изменение кинетики старения сплава, приводящее к изменению структуры сплава, так что его пластичность существенным образом увеличивается.

Пример конкретного выполнения - образец из бериллиевой бронзы БрБ-2 старили в импульсном магнитном поле и без него при температуре 400±5°С, времени старения 1 ч с амплитудой напряженности импульсного магнитного поля 7±0,5 кЭ, частотой импульсного магнитного поля от 1 до 7 Гц и отношением t₁/t₂~1,5-2, где t₁ - время импульса, где t₂ - время паузы. Предварительно перед старением образцы подвергали закалке с температуры 800°С в воду с температурой 20°С.

Старение проводили на установке, позволяющей осуществлять его в вакууме в импульсном магнитном поле, создаваемом электромагнитом ФЛ-1 с электронным блоком питания и управления. Форму сигнала импульсного магнитного поля можно описать следующим выражением:

где H₁- амплитуда импульсной гармонической составляющей магнитного поля, f - частота магнитного поля, t₁ - время импульса; t₂ - время паузы (задержки импульса), t₁/t₂≅1,5-2.

После старения на образцах, состаренных в поле и без него, измеряли среднее значение микротвердости (в кг/мм²), результаты представлены в Таблице №1 «Результаты измерений микротвердости в зависимости от частоты импульсного магнитного поля при времени старения 1 ч и температуре 400°С», средний размер блоков когерентного рассеяния (D), относительную микродеформацию (Δd/d) и плотность дислокации (ρ), результаты представлены в Таблице №2 «Результаты измерений методом рентгеноструктурного анализа».

Таблица 1
Результаты измерений микротвердости в зависимости от частоть импульсного магнитного поля при времени старения 1 ч и температуре 400°С Температура отжига, °С Время отжига, ч Напряженность, кЭ Частота, Гц Н_µ±ΔН_µ, кг/мм² 400 1 0 0 298±4 400 1 7 0 381±7 400 1 7 1 263±4 400 1 7 2 250±3 400 1 7 3 252±3 400 1 7 4 271±7 400 1 7 5 295±18 400 1 7 6 239±3 400 1 7 7 277±7

Среднее значение микротвердости в закаленном состоянии составляло 122 кг/мм². Из Таблицы №1 видно, что наложение импульсного магнитного поля на все режимы термомагнитной обработки всегда приводит к заметному увеличению пластичности сплава и к уменьшению среднего значения микротвердости на 86-142 кг/мм², т.е. на 23-37% по сравнению с образцами, состаренными в постоянном магнитном поле и на 3-59 кг/мм², т.е. на 1-20% по сравнению с образцами, состаренными без наложения поля. Из Таблицы №2 видно, что после термомагнитной обработки зависимости параметров тонкой структуры коррелируют с зависимостью микротвердости, что подчиняется основным закономерностям процесса старения. Таким образом, установлено, что наложение импульсного магнитного поля в интервале частот от 1 до 7 Гц на старение бериллиевой бронзы БрБ-2 всегда приводит к увеличению пластичности бериллиевой бронзы БрБ-2, т.е. к уменьшению микротвердости сплава.

Таблица 2
Результаты измерений методом рентгеноструктурного анализа Температура отжига, °С Время отжига, ч Напряженность, кЭ Частота, Гц D, нм ρ·10^-10, 1/см² Δd/d·10⁴ 400 1 - - 230 5,6 4,2 400 1 7 - 146 17,3 1,4 400 1 7 1 118 8,3 2,2 400 1 7 2 146 6,7 1,4 400 1 7 3 153 6,4 1,3 400 1 7 4 146 6,7 1,4 400 1 7 5 160 6,1 1,2 400 1 7 6 146 6,6 1,4 400 1 7 7 203 4,8 0,7

Использование заявляемого изобретения позволяет повысить пластичность сплава до 20% по сравнению с образцами, подвергнутыми термической обработки без наложения магнитного поля.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для термической обработки деталей из бериллиевой бронзы. Детали нагревают до температуры 400±5°С и осуществляют старение в течение 1±0,5 ч при воздействии импульсного магнитного поля с амплитудой напряженности 7±0,5 кЭ, частотой от 1 до 7 Гц и отношением t₁/t₂~1,5-2, где t₁ - время импульса, t₂ - время паузы. Обеспечивается повышение пластичности бронзы. 2 табл.

Способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, включающий нагрев и старение в течение 1±0,5 ч с одновременным воздействием магнитного поля, отличающийся тем, что детали нагревают до температуры 400±5°С, а старение проводят при воздействии импульсного магнитного поля с амплитудой напряженности 7±0,5 кЭ, частотой от 1 до 7 Гц и отношением t₁/t₂~1,5-2, где t₁ - время импульса, t₂ - время паузы.