Способ термической обработки деформируемых алюминиевых сплавов Советский патент 1982 года по МПК C22F1/05 

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕФОРМИРУЕМЫХ

АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Изобретение относится к области тер. мкческой обработки, а именно к режимам искусственного старения алюминиевых ковочных сплавов. Известен способ обработки алкжганиевых ковочных сплавов, включающий терми ческую обработку с нагревом, выдержкой и охлаждением. В известном способе режим старения осуществляют в две ступени. Вначале сплав нагревают при 200-400 С в течение ЗО мин. 10 с, охлаждают в воде уот масле, затем снова нагревают при 1501 7О С в течение 3-5 ч и охлаждают на воздухе Ш . Однако известный способ позволяет получить сплавы с недостаточно высокими свойствами и для его реализации требуется длительное время. Цель изобретения - сокращение дяитель ности прюцесса старения и повышение механических свойств алюминиевых ковочных сплавов. Поставленная цель достигается тем, что после закалки проводят циклический нагрев обрабатываемого сплава до температуры на 20-40 °С выще температуры фазового старения сплава со скоростью 40-45 С/мин, выдерживают при этой температуре в течение 1О-15 мин и ох лаждают :в воде до 4О-60 ° С, причем количество циклов нагрев-охлаждение со ставляет 6-10. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Обрабатываемый сплав после закалки, проведенной стандартньоу способом, выдерживают в расплаве селитры при 2052 ЗО ° С 10-15 мин. Скорость нагрева в этом, случае 4О-45° С/мин, Затем на; грютый сплав охлаждают в воде с выдержкой в течение 5-10 мин. Этот процесс повторяют 6-10 раз. Пример. Образцы сплава АК-8 после закалки, проведенной стандартным способом, подвергались старениюпо кзвестному и предлагаемому способам. Об389разиы вырезались из прессованного прутка диаметром 150 мм. Режимы обработки и механические свойства образцов, полученные в результате испыта{1Ий, приведены в табл. 1. Наилучшие механические свойства образцов получаются при температурах нагрева 205-225 С, что па 20-40°С выш температуры фазового старения этих сплавов, которая равна 185°С. Результа ты, полученные при этих режимах, приведены в табл. 2. Ограничение температуры нагрева сплава (предварительно закаленного стандартным способом) до температуры на 20-40° С выше температуры фазового старения сплава вызвано тем, что обработанные при этих режимах образны сплава обладают наилучшими механическими свойствами (пределом прочности 5-и относительным удлинением У). При более низкой температуре старения не достигается одновременно оптимальных 0 и 5 . При повышении температуры ста рения выше указанных пределов происходит вьщеление стабильной 0 фазы (CuAi в оС -пересыщенном твердом растворе и коагуляция выделившейся фазы, а это ведет к падетпо прочности и увеличению пластичности сплава, т. е. происходит перестаривание сплава. Выбранная скорость нагрева в преде лах 40-49°С/мин позволяет обеспечить равномерное и достаточно быстрое нагре вание образцов до заданной температуры И, в.частности, соответствует скорости грева в расплаве селитры. Количество циклов нагрев-охлалсдение Скак и время выдержки образцов при за- данной температуре нагрева в течение одного цикла) выбрано из условий образо вания устойчивости 0 -фазы, обеспечиваю щей прочность обрабатываемого сплава. При многократных нагревах и охлажде1п ях до выбранных температур в процессе искусственного старения сплава происходит образова1ше мелких зародышей мета- .стабильных фаз в , когерентно связан-; ныя с матрицей и придающих сплаву мак- сжмальную прочность. Крупные часттшы вторых фаз 0 , которые способствуют разупрочнению стшава, при этих температурах не образовываются. Опытным путем установлено, что при гэтих температурах нагрева минимальное количество циклов нагрев - охлаждение, достаточное для образования устойчивой -6 фазы, равно 6. При меньшем количестве циклов (при любом из режимов по табл. 2) процесс старения полностью может не произойти, и механнчес кие свойства испытываемых образцов сплава получаются на уровне образцов, старение которых проводилось по извест ному способу Ускорению процесса старения по предлагаемому способу способствует также то, что охлаждение нагретых образцов в ко&пе каждого цикла осуществляется в подогретой до 40-60°С воде Результаты опытной проверки процесса старения по предлагаемому способу при режиме табл. 2 (температура нагрева 205 С) для различного количества циклов обработки образцов сплава АК8 приведены в табл. 3. Аналогичные приведенным в табл. 3 результаты получены при обработке с другими температурами нагрева, однако наилучшие механические свойства (предел прочности Q и относительное удлинение о ) обрабатываемых образцов, пре- вышаюшие &„ и 5 образцов, обработанных известными способами, получены при обработке с температурами нагрева в пределах 185 +(2О-40)С н количестве циклов обработки равном 6-10. Таким образом предлагаемый способ искусственного старения алюминиевых ковочных сплавов позволяет значительно сократить время термообработки и одновременно улучшить механические характеристики обрабатываемого сплава по сравнению с известным способом. Кроме того, дополнительный эффект предлагаемого способа по сравнению с известными выражается в том, что он менее энергоемок и более производителен, так как не требует длительного нагрева обрабатываемых сплавов. Улучшение же прочностных характеристик обрабатываемого сплава увеличивает срок службы дета-, лей, изготовленных из него, позволяет делать их менее массивными и, таким образом, дает экономию металла.

Таблица

40О 10406

2О5

1 ступень

О-ЗО40 2ОО

II ступень

-4-ОО Охлаждение 170

Формула изобретения

Способ термической обработки деформируемых алюминиевых сплавов, вклю5711,6

(в воде)

54,29,2

(в воде)

на воздухе

Таблвца2

ТаблицаЗ

чающий закалку и старение, отличающийся тем, что, с пелью повышения механических свойств и снижения длительности обработки, старение проводят

78997068

мвогократно с нагревом до температурыИсточники информации,

на 2О-4О С выше температуры фазового , принятые во внимание при экспертизе старения со скоростью 40-45 С/мин, вы-1. Колобнев И. Ф. Термическая обработдержкой в течение 1О-15 мин и охпаж- ка алюминиевых сплавов. М., Металлурдением до 40-6О° С в воде.s гия 1966, с. 26.