Способ термообработки листов из сплавов системы Mn-Cu Российский патент 2017 года по МПК C22F1/16 

Описание патента на изобретение RU2639751C1

Настоящее изобретение относится к области металлургии, а именно термической обработке конструкционных демпфирующих сплавов системы Mn-Cu, позволяющей восстанавливать функциональные свойства (демпфирующую способность) этих сплавов после пластической деформации и вылеживания.

Известен способ-аналог восстановления демпфирующей способности сплава Г75Д25 (Сплавы системы Mn-Cu. Структура и свойства: Монография / Удовенко В.А., Маркова Г.В., Ростовцев Р.Н. - Тула: Гриф и К, 2005. - 152 с.), включающий нагрев до температуры 400 К (~127°С) и выдержку в течение одного часа, при которой происходит полное восстановление демпфирующей способности.

Недостатком этого способа является то, что нагрев до температуры выдержки 400 К (~127°С) производили в лабораторных условиях и полное восстановление демпфирующей способности фиксировали только у сплава указанного состава.

Наиболее близким по технической сущности по сравнению с предлагаемым способом является способ восстановления физико-механических свойств металла (Пат. РФ 2084544, МПК8 C21D 1/78 Способ восстановления физико-механических свойств металла корпуса реактора. Опубл. 20.07.1997), заключающийся в нагреве металла при температуре Тн=(0,3-0,4)Тпл, где Тпл - температура плавления восстанавливаемого металла, выдержке при этой температуре, достаточной для диффузии примесных элементов, и дополнительным созданием с помощью терморадиационных электронагревателей и охлаждения воздухом перемещающихся по объему металла градиентов температурного поля - направленное перемещение примесей по объему металла до момента уменьшения локальных концентраций примесей, усреднения их по объему восстанавливаемого металла до допускаемых значений, и создают зоны сжатия, через которые пропускают электрический ток.

Недостатком способа-прототипа является трудоемкость и сложность реализации за счет необходимости использования дополнительных устройств, которые могли бы обеспечить создание градиентов температурного поля по объему металла и прямое пропускание электрического тока.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении трудоемкости и ускорении способа восстановления высокого уровня функциональных свойств изделий или деталей из сплавов Mn-Cu после пластической деформации и/или длительного их хранения.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ термической обработки листов из сплавов системы Mn-Cu включает восстановление демпфирующей способности листов путем нагрева, выдержки и охлаждения, причем восстановление демпфирующей способности листов осуществляют путем нагрева при температуре 150÷400°С, выдержки не менее 525 с на 1 мм толщины листа и охлаждение проводят со скоростью не менее 2°С/с.

Заявленный способ был многократно апробирован в лабораторных условиях Тульского государственного университета. На кафедре «Физика металлов и материаловедение» Тульского государственного университета с 1980-х гг. ведутся работы по изучению сплавов высокого демпфирования, в частности сплавов системы Mn-Cu. Результаты этих исследований свидетельствуют о возможности получения высокой демпфирующей способности в сплавах с содержанием марганца 36…80%.

Ниже изобретение проиллюстрировано на примерах, не ограничивающих его объем.

Примеры

Восстановление функциональных свойств после вылеживания

Лист толщиной 5 мм из сплава Г75Д25 (следующего химического состава: Mn 73,7%; Cu 25%; Fe 0,8%; S 0,25%; Р 0,25%; суммарное содержание примесей 1,3%) был термически обработан по оптимальному режиму, заключающемуся в закалке от 830°С в 10% раствор NaCl и старении при 440°С в течение 3 часов, и выдержан при комнатной температуре в течение 160 дней (3840 часов).

Пример 1

Лист толщиной 5 мм из сплава Г75Д25 (следующего химического состава: Mn 73,7%; Cu 25%; Fe 0,8%; S 0,25%; Р 0,25%; суммарное содержание примесей 1,3%) после термической обработки по оптимальному режиму и вылеживания нагрели до температуры 50±5°С, выдержали при этой температуре в течение 1 ч и охладили на воздухе до комнатной температуры.

Пример 2

Лист толщиной 5 мм из сплава Г75Д25 (следующего химического состава: Mn 73,7%; Cu 25%; Fe 0,8%; S 0,25%; Р 0,25%; суммарное содержание примесей 1,3%) после термической обработки по оптимальному режиму и вылеживания нагрели до температуры 200±5°С, выдержали при этой температуре в течение 1 ч и охладили на воздухе до комнатной температуры.

Пример 3

Лист толщиной 5 мм из сплава Г75Д25 (следующего химического состава: Mn 73,7%; Cu 25%; Fe 0,8%; S 0,25%; Р 0,25%; суммарное содержание примесей 1,3%) после термической обработки по оптимальному режиму и вылеживания нагрели до температуры 450±5°С, выдержали при этой температуре в течение 1 ч и охладили на воздухе до комнатной температуры.

Данные испытаний механических свойств сплава Г75Д25 после термической обработки (ТО) приведены ниже.

Примечание: σв означает временное сопротивление разрыву;

σ0,2 означает условный предел упругости;

δ означает относительное удлинение;

HV означает твердость по Виккерсу;

Ψ означает относительное рассеяние энергии (демпфирующая способность);

Е модуль нормальной упругости (Модуль Юнга).

Как следует из приведенных данных в таблице 1, механические свойства сплава Г75Д25 после вылеживания при комнатной температуре в течение 160 дней (3840 часов) значимо не изменяются, а демпфирующая способность ниже на 50%, чем после термической обработки по оптимальному режиму. После нагрева предлагаемым в изобретении способом полностью восстанавливаются на прежнем уровне.

Данные испытаний механических свойств сплавов системы Mn-Cu с разным содержанием Mn приведены ниже в таблице 2.

Листы толщиной 5 мм из сплавов системы Mn-Cu были термически обработаны по режиму, заключающемуся в закалке от 830°С в 10% раствор NaCl и старения при 450°С в течение 2 часов, а затем выдержан при комнатной температуре в течение 160 дней (3840 часов). По примеру 2, представленному выше, после термической обработки и вылеживания образцы нагрели до температуры 200±5°С, выдержали при этой температуре в течение 1 ч и охладили на воздухе до комнатной температуры.

Как следует из приведенных данных в таблице 2, во всех исследованных сплавах Mn-Cu (36…80% Mn) вылеживание при комнатной температуре в течение 160 дней (3840 часов) снижает демпфирующую способность, которая полностью восстанавливаются на прежнем уровне после нагрева предлагаемым в изобретении способом.

Восстановление функциональных свойств после деформации

Листы толщиной 5 мм из сплавов системы Mn-Cu были термически обработаны по режиму, заключающемуся в закалке от 830°С в 10% раствор NaCl и старении при 450°С в течение 2 часов, а затем продеформированы на разную степень деформации (1-5%). По примеру 2, представленному выше, после термической обработки и вылеживания образцы нагрели до температуры 200±5°С, выдержали при этой температуре в течение 1 ч и охладили на воздухе до комнатной температуры.

Данные испытаний функциональных свойств (Ψ, %) сплавов системы Mn-Cu с разным содержанием Mn приведены ниже.

Данные, представленные в таблице 3, свидетельствуют о том, что функциональные свойства (Ψ, %) сплавов Mn-Cu снижаются после пластической деформации (γ) на 2%. После отжига предлагаемым в изобретении способом функциональные свойства (Ψ, %) сплавов Mn-Cu полностью восстанавливаются на прежнем уровне.

Предложенный способ позволил снизить трудоемкость и обеспечить ускорение способа восстановления высокого уровня функциональных свойств сплавов Mn-Cu.

Похожие патенты RU2639751C1

название год авторы номер документа
ТЕРМИЧЕСКИ УПРОЧНЯЕМЫЙ АЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ AL-MG-SI 2017
  • Антрекович, Хельмут
  • Эбнер, Томас
  • Фрагнер, Вернер
  • Кауфманн, Хельмут
  • Погачер, Штефан
  • Прилльхофер, Рамона
  • Угговитцер, Петер Й.
  • Веринос, Марион
RU2737646C2
МАРТЕНСИТНЫЕ СТАЛИ С ПРОЧНОСТЬЮ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ 1700 - 2200 МПа 2012
  • Сун, Жуньцзе
  • Потторе, Нарайан С.
RU2660482C2
ВЫСОКОПРОЧНЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ 5XXX И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2016
  • Кадали, Джёти
  • Гатенби, Кевин Майкл
  • Кан, Даэхоон
  • Дас, Сазоль Кумар
RU2684800C1
СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СИЛУМИНОВ 1995
  • Казанцев Г.Ф.
  • Барбин Н.М.
  • Бродова И.Г.
  • Моисеев Г.К.
  • Ватолин Н.А.
  • Поленц И.В.
  • Башлыков Д.В.
  • Яблонских Т.И.
RU2094514C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РОТОРОВ И СТАТОРОВ ТУРБОМОЛЕКУЛЯРНОГО НАСОСА 2007
  • Хёльцер Райнер
  • Фройтцхайм Михаэль
  • Эченберг Ларс
  • Рот Исхан
RU2435076C2
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 2011
  • Сильман Григорий Ильич
  • Серпик Людмила Григорьевна
  • Федосюк Александр Александрович
RU2503726C2
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 2011
  • Сильман Григорий Ильич
  • Серпик Людмила Григорьевна
  • Федосюк Александр Александрович
RU2481406C2
СПЛАВ ВЫСОКОГО ДЕМПФИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА С РЕГЛАМЕНТИРОВАННЫМ УРОВНЕМ ДЕМПФИРУЮЩИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 1999
  • Удовенко В.А.
  • Чудаков И.Б.
  • Макушев С.Ю.
  • Полякова Н.А.
  • Какабадзе Р.В.
  • Пареньков С.Л.
RU2158318C1
СПЛАВ С НИЗКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОДУКТА ИЗ ЭТОГО СПЛАВА 1992
  • Джозеф Роберт Пикенс[Us]
  • Алекс Чо[Us]
RU2109835C1
Сверхпластичный сплав на основе системы Al-Mg-Si 2016
  • Портной Владимир Кимович
  • Михайловская Анастасия Владимировна
  • Котов Антон Дмитриевич
  • Мочуговский Андрей Геннадьевич
RU2631786C1

Реферат патента 2017 года Способ термообработки листов из сплавов системы Mn-Cu

Настоящее изобретение относится к области металлургии, а именно термической обработке конструкционных демпфирующих сплавов системы Mn-Cu. Способ термической обработки листов из сплавов системы Mn-Cu для восстановления их демпфирующей способности включает нагрев при температуре 150-400°С, выдержку не менее 525 с на 1 мм толщины листа и охлаждение со скоростью не менее 2°С/с. Изобретение направлено на увеличение эффективности восстановления демпфирующей способности сплавов Mn-Cu с содержанием Mn 36-80% после вылеживания и/или деформации. 3 табл., 3 пр.

Формула изобретения RU 2 639 751 C1

Способ термической обработки листов из сплавов системы Mn-Cu, включающий восстановление демпфирующей способности листов путем нагрева, выдержки и охлаждения, отличающийся тем, что восстановление демпфирующей способности листов осуществляют путем нагрева при температуре 150-400°С, выдержки не менее 525 с на 1 мм толщины листа и охлаждения со скоростью не менее 2°С/с.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2639751C1

JP 2008121056 A, 29.05.2008
US 20030165395 A1, 04.09.2003
CN 101215660 A, 09.07.2008
CN 104911425 A, 16.09.2015
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА КОРПУСА РЕАКТОРА 1994
  • Вититинов В.М.
RU2084544C1

RU 2 639 751 C1

Авторы

Маркова Галина Викторовна

Клюева Екатерина Сергеевна

Даты

2017-12-22Публикация

2016-07-20Подача