Способ термодеформационной обработки заготовки из бронзы БрНХК 2,5-0,7-0,6 Российский патент 2021 года по МПК C22F1/08 C22F3/00 

Заявляемое изобретение относится к металлургии, в частности к упрочняющей термодеформационной обработке дисперсионно-упрочняемых бронз.

Основное свойство, которым должны обладать материалы для пружин - высокое сопротивление малым пластическим деформациям в условиях кратковременного (предел упругости) и длительного (релаксационная стойкость) нагружения. Эти свойства зависят от состава и структуры материалов и могут быть получены, в том числе, и у дисперсионно-твердеющих сплавов. Рост сопротивления малым пластическим деформациям у этих сплавов связан с изменением субструктуры матрицы и с блокирующим действием частиц избыточной фазы. Для изготовления электрических контактов (особенно разъемных) ответственных изделий часто используется бронза БрНХК 2,5-0,7-0,6 системы Cu-Ni-Cr-Si.

Известен способ получения проволоки из Бр НХК с комплексом свойств при комнатной температуре: прочность (σ_в=890МПа, σ^0,2=850МПа), пластичность ε=7,5%) для пружин. Эти свойства можно получить в деформированном сплаве при обработке сплава по схеме: состояние поставки + АТА01 + старение 440°С-2,5 ч. +. АТА01-2раза. Этот способ принят в качестве ближайшего аналога (Патент 2691823 Способ термической обработки заготовок или изделия из бронзы БрНХК 2,5-0,7-0,6.).

Основным недостатком способа, принятого в качестве ближайшего аналога, является то, что способ не всегда обеспечивает достаточный уровень значений σ_в и σ_0,2 для использования его в качестве технологии упрочнения для пружин, работающих при повышенных нагрузках.

Перед заявляемым изобретением поставлена задача - повысить значения прочности и условного предела текучести.

10 мин в резонаторе газоструйного генератора звука при одновременном воздействии потока воздуха и акустического поля с уровнем звукового давления 140-160 дБ (АТАО) и дополнительно холодной пластической деформации (ε=30%), осуществляемой перед последующим старением. Старение проводится при температуре 440°С, выдержка 2,5 ч, с охлаждением на воздухе.

В качестве примера для оценки заявляемого способа термической обработки использовались прутки диаметром 3 мм из сплава Бр НХК 2,5-0,7-0,6, полученные с применением термической обработки и пластической деформации (состояние поставки).

Заготовки образцов из сплава в состоянии поставки подвергались обработке путем нагрева до температуры 150-170°С, выдержке 10 мин. при температуре нагрева, и аэротермоакустической обработки, заключающейся охлаждение части образцов проводилось в резонаторе газоструйного генератора звука при одновременном воздействии потока газа и акустического поля звукового диапазона частот с уровнем звукового давления в пределах 140-160 дб в течении 10-12 мин. (АТАО), а другие образцы на воздухе. После АТАО заготовки подвергались холодной пластической деформации (ε=30%). Старение всех образцов проводилось при температуре 440°С, выдержка 2,5 ч. с охлаждением на воздухе. Образцы длиной 200 мм испытывались на статическое растяжение на машине модели AGX-100kN, SHTMADZU.

Результаты механических испытаний образцов приведены в таблице.

Из приведенных в таблице механических свойств БрНХК видно, что применение как ATAO1 так и ATAO1 + хпд перед старением(режимы 3 и 4) обеспечивает повышение значений σ_в, σ_0;2 практически без снижения пластичности сплава по сравнению со свойствами в состоянии поставки (режим 1). После старения характеристики прочности БрНХК повышаются независимо от вида предшествующей обработки. При обработке по заявляемому режиму 5 прочность и пластичность выше, чем при обработке по стандартному режиму 2; выше прочность и по сравнению с полученной по режиму прототипа -6, при удовлетворительной пластичности.

Благодаря одновременному воздействию на заготовку потока газа и акустического поля достигается технический результат, а именно: измельчаются зерна твердого раствора, в том числе и за счет частично прошедших процессов возврата и рекристаллизации, что возможно в случае металлов и сплавов со средним значением энергией дефектов упаковки, к которым относится медь и сплавы на ее основе. Дополнительное упрочнение обеспечивает холодная пластическая деформация сплава со степенью ε=30%. за счет увеличения плотности дислокаций при благоприятном их распределении за счет предшествующей обработки АТАО. Последующее старение обеспечивает рост прочности за счет дисперсных фаз, выделившихся при распаде твердого раствора, что обеспечивает повышение характеристик прочности и упругости бронзы.

Изобретение относится к способу термодеформационной обработки заготовки из бронзы БрНХК 2,5-0,7-0,6. Способ включает нагрев до температуры 150-170^οС, выдержку в течение 10 мин и аэротермоакустическую обработку путем охлаждения заготовки в резонаторе газоструйного генератора звука при одновременном воздействии потока газа и акустического поля звукового диапазона частот с уровнем звукового давления в пределах 140-160 дБ в течение 10-12 мин с последующим старением при температуре 440^οС, с выдержкой 2,5 часа, с охлаждением на воздухе. После аэротермоакустической обработки, перед старением, заготовку подвергают холодной пластической деформации со степенью ε=30%. Технический результат заключается в измельчении зерна твердого раствора и упрочняющих фаз заготовки для повышения характеристик прочности и упругости бронзы. 1 табл.

Способ термодеформационной обработки заготовки из бронзы БрНХК 2,5-0,7-0,6, включающий нагрев до температуры 150-170°С, выдержку в течение 10 мин и аэротермоакустическую обработку путем охлаждения заготовки в резонаторе газоструйного генератора звука при одновременном воздействии потока газа и акустического поля звукового диапазона частот с уровнем звукового давления в пределах 140-160 дБ в течение 10-12 мин с последующим старением при температуре 440°С с выдержкой 2,5 часа с охлаждением на воздухе, отличающийся тем, что после аэротермоакустической обработки, перед старением, заготовку подвергают холодной пластической деформации со степенью ε=30%.