Способ подготовки шихты для приготовления алюминиевых сплавов Советский патент 1985 года по МПК C22C1/02 

О1

-ч|

00 11 Изобретение относится к,металлург гии цветных металлов, в частности к способам подготовки шихты перед плавкой, и может быть использовано для приготовления алюминиевых сплаВОВ, применяемых для получения издег ЛИЙ литьем и обработкой дазленкем, Состояние шихты и условия подготовки шихтовых материлов оказывают существенное влияние на структуру и свойства алюминиевых сплавов.. Это обусловливает необходимость подготов ки шихты перед плавкой. Известен способ подготовки шихты для приготовления алюминиевых сплаВОВ, включающий наводороживание 350% шихты в расплавленном состоянии водяным паром при влажности 100250 г/нм; температуре 750-950 С в те чение 0,5-2 ч l . Сплавы, полученные на шихте, об работанной таким способом, имеют механические свойства вьше, чем приготовленные на обычной шихте, но уровень этих свойств может быть еще более повьшен. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ подготовки шихты для приготов ления алюминиевых сплавов, включающий нагрев и пластическую деформацию шихты причем шихту нагревают вьгае температуры со.гтздуса, а деформа цию осуществляют в жидко-твердом состоянии. Подготовка шихты по известному способу no3B(5jjHeT повысить механические свойства сплава, в час ноети пластичность литых алюминиевы сплавов в 1,5-2,0 раза 2j . Однако механические свойства спл ВОВ, выплавленных на подготовленной известным способом шихте, оказываются еще недостаточно высокими вследствие отсутствия предварительной моди iфицирующей обработки сплавов. Цель изобретения - повьш1ение проч ности и пластичности алюминиевых сплавов. Поставленная цель достигается тем что согласно способу подготовки шихты для приготовления алюминиевых сплавов, включающему нагрев въте температуры солидуса и пластическую деформацию в Ж1здко-твердом состояНИИ, гтерёд пластической деформацией шихту расплавляют и обрабатывают . водяньгм паром в течение 5-25 мин. 7 Обработка шихты предлагаемым способом обеспечивает повьш1ение механических свойств алюминиевых сплавов (прочности и пластичности. Это обусловлено тем, что предварительное на- водороживание шихты обеспечивает за счет модифицирующего воздействия получение структуры с более мелкими и сфероидальными выделениями вторых фаз, в частности для сплавов Al-Cu и AI-Fe, что объясняется изменением содеражния газов, в первую очередь водорода, оказьгоающих определяющее влияние на процесс кристаллизации. Таким образом, предварительное наводороживание расплава шихты обеспечивает получение модифицированной структуры и, как следствие, увеличивает способность шихты к пластичес-кой деформации в жидко-твердом состоянии, что в дальнейшем приводит к повьш1еншо механических свойств сплавов - прочности и пластичности. Сплавы, приготовленные на шихте, обработанной паром путем продувки его через расплав в течекиё 5 мин, а затем подвергнутой пластической деформации в жидкотвердом состоянии, существенного изменения структуры и свойств не имеют. При обработке расплавленной шихты водяным паром в течение времени более 25 мин по сечению слитков появляется пористость, что сни:жает механическ 1е свойства алюминиевых сплавово П-р и м е р 3. Осуществляют предлагаемьзй способ на сплаве с 5 мас.% Си. Алюминий А7 нагревают до 7рС-720 С, расплавляют и расплав наводороживают водяным паром А-.5 мин, затем осуществляют его деформацию в жидкотвердом состоянии, для чего алюминий небольшими порциямиf 5-10 г) подают к .прессу и кристаллизуют под давлением со скоростью 10 - 10 град/сек. В результате получают дискообразные пластин:: толщиной О, 1-2 мм. Затем обработанный таким способом алюминий используют для приготовления сплавов. Из полученных отливок изготавливают образцы для механических испытаний по ГОСТу 1497-73. Эффективность способа оценивают по структуре и механическим свойствам по принятым методикам. Параллельно изготовлены сплавы с использованием шихты, обрабо3тайной по известному способу. Механические свойства алюминиевого спла ва с 5 мас.% Си в литом состоянии представлены в табл.1. П р и м.е р 2.Осуществляют предл гаемый способ на сплаве с 7 мас.% меди. Медь марки Ml расплавляют, нагре вают до 1120-1140®С и подвергают обработке аналогично примеру 1.Зате обработанную медь используют для приготовления алюминиевого сплава с 7 мас.% меди.Механические свойства алюминиевого сплава с 7 мас.% . том состоянии, приготовленного по известному и предлагаемому способам приведены в табл.2. П р и м е р 3. Осуществляют пред лагаемый способ на сплаве алюминия с 2,4 мас.% железа. Лигатуру А1 (l 1,03%)-Fe расплавляют, нагревают до 920-940 С и подвергают обработке аналогично примеру 1. Затем обработанную лигатуру

Сплав, приготовленный по способу

Предел прочности,

Известному (шихтовый алюминий А7 нагревают -до 700-720 0 и подвергают деформации в жидко-твердом состоянии)

Предлагаемому шихтовый алюминий А7 нагревают до 720-730°С, расплавляют, наводороживают в течение 5 мин водяным паром и подвергают деформации в жидко-твердом состоянии)

Механические свойства

Относительное

6а|КГС/ММ удлинение О ,

17,0

6,5

16,6

20,9

9,6

22,3 7 используют для приготовления алюминиевого сплава с 2,4 мас.% железа. Механические свойства сплава с 2,4 мас.% железа в литом состоянии, приготовленного по известному и пред лагаемому способам, представлены в табл.3. Как.видно из приведенных данных, обработка шихты предлагаемым спосо бон позволяет по сравнению с обработ кой шихты известным способом повы- . сить предел прочности сплавов на 20-30%, а относительное удлинение на 15-45%. Пременение предлагаемого способа подготовки шихтовых материалов и лигатур в машиностроении позволяет уменьшить расход количества Металла на изготовление деталей при сохранении их прежних служебных свойств, что приводит к экономии трудовых, материальных и энергетических ресур- сов. т а б л и ц а 1

Таблица2

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий нагрев выше температуры солидуса и пластическую деформацию в жидко-твердом состоянии, отличающийся тем, что, с целью повьппения прочности и пластичности сплавов, перед пластической деформацией шихту расплавляют и обрабатывают водяным паром в течение 5-25 мин.

Известному (шихтовую медь нагревают до 1120-1140°С и осуществляют деформацию в жидко-твердом состоянии

Предлагаемому (шихтовую медь нагревают до 1140-1160 С, , расплавляют и наводороживают водяным паром в течение 15 ми затем осуществляют деформацию в жидко-твердом состоянии)

Известному (лигатуру Alf11,03%) Fe нагревают до 920-940 С и осуществляют деформацию в жидко-твердом состоянии) ,

Предлагаемому (лигатуру А1 (1 1 ,03%) Fe нагревают до 940-950 с, расплавляют, наводороживают водяным паром в течение 25 мин и осуществляют деформацию в жидко-твдом состоянии

18,9

17,8

8,2

19,2

21 ,6

9,5

10,5

25,5

12,1

31,3