Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Материаловедение

Термически упрочняемых сплавов  Просмотрен 23

В зависимости от требований заказчика листы из термически упрочняемых алюминиевых сплавов могут быть поставлены в отожженном или закаленном и состаренным состояниях. Не­которые сплавы поставляют также в нагартованном состоянии.

Листы из термически упрочняемых алюминиевых сплавов подвергают полному или сокращенному отжигу. Сплавы марок Д1, Д16, Д19, ВАД1 можно также нагревать для снятия техно­логического наклепа.

Полным отжигом называется отжиг, при котором обеспечи­вается достаточно полное протекание процессов распада твер­дого раствора и коагуляции выделяющихся фаз; в нагартован­ном металле при этом протекает также рекристаллизация. Обычно его проводят при температурах 350— 430 °С. При пол­ном отжиге материал независимо от исходного состояния пол­ностью разупрочняется, поскольку температура отжига выше температуры начала рекристаллизации. Отожженный материал способен выдержать холодную обработку давлением с высо­кими степенями деформации. Полный отжиг может быть ис­пользован как промежуточный и как окончательный вид терми­ческой обработки.

При отжиге плакированных полуфабрикатов протекает диф­фузия легирующих элементов, чаще всего это медь и магний, в плакирующий слой. При этом коррозионная стойкость листов значительно понижается, особенно если медь продиффундирует на всю глубину плакирующего слоя. Поэтому время выдержки при полном отжиге плакированных листов должно быть мини­мально возможным.

Некоторые сплавы (Д1, Д16, Д19, ВАД1, М40, В95 и дру­гие) могут поставляться упрочненными нагартовкой после за­калки или закалки и старения со степенями деформации 7— 15%. В этом случае применять полный отжиг не рекоменду­ется, так как указанные степени деформации могут соответство­вать критическим, и отжиг будет вызывать резкий рост зерна.

Сокращенный отжиг осуществляется при температурах, обес­печивающих необходимую скорость протекания диффузионных и коагуляционных процессов при распаде твердого раствора, но в то же время не приводящих к подкалке и последующему старению при охлаждении на воздухе. Эти температуры состав­ляют 290—320 °С для сплава В92ц и 350—370 °С для осталь­ных деформируемых сплавов.

Этот тип отжига применяют для повышения пластичности полуфабрикатов, упрочненных закал­кой и последующим старением, а также для снятия остаточных напряжений. Сокращенному отжигу обычно подвергают полу­фабрикаты и детали, закалка и старение которых осуществля­ются на машиностроительных заводах. Отжиг проводят после предварительной механической обработки полуфабрикатов для уменьшения поводок и коробления после окончательной механической обработки.

Время выдержки при сокращенном отжиге составляет 2—4 ч для всех полуфабрикатов, кроме плакированных.

Листы из термически упрочняемых сплавов подвергают за­калке и старению. При закалке неотожженных листов, а также в деталях, изготовленных из них с применением пластической деформации, при нагреве наряду с процессами растворения протекают процессы рекристаллизации. Величина рекристалли-зованного зерна очень сильно зависит от степени пластической деформации и скорости нагрева под закалку. Для получения мелкого зерна необходимо вести нагрев с максимально воз­можной скоростью и избегать критических степеней деформа­ции при обработке перед закалкой.

Особое внимание обращается на выбор времени выдержки при закалке плакированных листов и деталей. Из-за диффузии меди в плакирующий слой возможно снижение коррозионной стойкости и ухудшение внешнего вида листов. По­этому время выдержки плакированных изделий при темпера­туре закалки должно быть минимальным.

При загрузке изделий в печь следят за тем, чтобы они могли свободно со всех сторон обтекаться потоками горячего воздуха или селитры. Плотная укладка не допускается.

Температура нагрева под закалку полуфабрикатов из алюминиевых сплавов приведена в табл. 2, продолжительность выдержки— в табл. 3.

После выдержки при температуре нагрева под закалку из­делие переносят в закалочную среду. Время переноса листов из печи в закалочную среду существенно влияет на механические и особенно коррозионные свойства листов после старения.

Таблица 2. Режимы закалки и старения алюминиевых сплавов.

 

  Марка стали **Температура начала отсчета выдержки tнвыд , 0С   tвыд , 0С   tстар. , 0С   tстар, ч
АД31, АД33   515-530   240-260
АД35, АВ*   515-530 160-170 10-12
АК6*, АК6-1   515-525 150-165 6-12
АК8*   495-505 150-165 4-12
АК4, АК4-1   525-535 190-200 7-24
Д1   495-510   ³96
Д16   485-503   ³96
Д16* (листы)   495-505 185-195 7-13
Д19   495-505 185-195 12-14
Д19 (листы)   500-508 185-195 12-14
ВД17   495-505   ³96
ВАД1   503-508   ³96
М40   504-510   ³96
Д20   530-540 200-220 8-12
Д21   520-530 180-190 15-17
ВАД23   515-520 195-205 7-10
В92Ц   450-470   ³72
В93   450-465 - -
В95, В96, В96Ц   465-475 135-145 15-17
    

* Сплавы подвергают искусственному и естественному старению.

Таблица 3. Продолжительность выдержки при нагреве под закалку алюминиевых сплавов в воздушных печах (числитель) и селитровых ваннах (знаменатель)

 

Вид полуфабриката l, мм tвыд , мин
    Листы плакированные <1,4 1,5-1,9 2,0-4,0 4,1-6,0 6,1-10 10-15/5 15-20/7 20-25/10 30-35/15 35-40/20
Листы неплакированные, трубы холоднодеформированные, плиты горячекатанные, профили, прутки, полосы и втулки горячепрессованные <1,2 1,3-3,0 3,1-5,0 5,1-10 11-20 21-30 31-50 51-75 76-100 101-150 151-200 10-20/5 15-30/10 20-45/15 30-60/20 35-75/25 45-90/30 60-120/40 100-150/50 120-180/70 150-210/80 180-240/90
  Штамповки и поковки <2,5 2,6-5,0 5,1-15 16-30 31-50 51-75 76-100 101-150 151-200 15-30/10 20-45/15 30-50/25 40-60/40 60-150/50 150-210/60 180-240/90-180 210-360/120-240 240-440/180-300
  

 

Тонкие листы подстуживаются больше, чем толстые плиты, у которых запас аккумулированного тепла больше. Поэтому время переноса для листов и плит толщиной до 50 мм ограничивается 15 с, а при больших толщинах 30 с. Для листов и плит сплавов В95, В96 и В96ц, особенно склонных к коррозионному растрескиванию, время переноса независимо от толщины не должно превышать 15 с.

Скорость охлаждения при закалке обеспечивает фиксацию пересыщенного твердого раствора, но она не должна быть очень велика во избежание сильного коробления и высокого уровня остаточных термических напряжений.

В зависимости от величины критической скорости охлажде­ния все алюминиевые сплавы можно разделить на следующие три группы:

1) с малыми критическими скрростями охлаждения — само­закаливающиеся сплавы, охлаждаемые при закалке на воз­духе; к ним относятся сплавы систем А1—Zn—Mg, Al—Mg—Si, Al—Mg—Li;

2) с большими критическими скоростями .охлаждения; это сплавы системы А1—Сu—Mg, Al—Mg—Si—Сu, Al—Zn—-Mg-Cu;

3) малочувствительные к изменению скоростей охлаждения; это теплопрочные сплавы системы А1—Сu—Мn с добавлением и без добавления титана и сплав АК4-1 системы А1—Сu—Mg—Fe-Ni.

В качестве среды при закалке листов алюминиевых сплавов обычно используют проточную воду. Для достаточно резкого охлаждения листов ее температуру поддерживают в пределах 10—40 °С. Количество воды выбирают из такого расчета, чтобы после погружения садки и ее охлаждения температура воды не превышала 50 °С.

После закалки алюминиевые сплавы, упрочняемые термической обработкой, подвергают старению. В процессе старения изменяются размеры полуфабрикатов и изделий из-за объемных изменений при выделении упрочняющих фаз. Поэтому необходимо предусмотреть возможность свободного перемещения изделий садки, а механическую обработку проводить после старения.

Режимы старения деталей и полуфабрикатов из алюминиевых сплавов указаны в табл. 2.

Перестаривание, называемое смягчающим старением, приводит к, изменениям структуры, когда когерентность матрицы и метастабильных интерметаллических фаз частично или полностью устраняется. Это сопровождается некоторым снижением прочности и повышением вязкозсти разрушения и коррозионной стойкости. Поэтому для некоторых сплавов введены режимы смягчающего старения.

Допустимый перерыв между закалкой и искусственным старением, обеспечивающий получение высоких механических свойств, различен для разных сплавов. Он не ограничен для сплавов АК8, АК4, Д16, Д19, ВАД23 и В92ц. Для сплавов же АД31, АДЗЗ, АД35 и АВ перерыв не должен превышать 1 ч. Для сплавов АК6, АК4-1, Д1 допустимый перерыв составляет 6—24 ч.

Сплавы алюминия в свежезакаленном состоянии обладают высокой пластичностью, сопоставимой с их. пластичностью в отожженном состоянии. Поэтому возможно проведение раз­личных технологических операций, связанных с пластической деформацией материала. Период времени после закалки, в ко­тором сплав сохраняет пластичность, зависит от природы сплава. При большом времени выдержки пластичность из-за старения ухудшается.

Скорость естественного старения сильно зависит от температуры даже в интервале от (—10) до ( + 25) °С. Снижение тем­пературы на 5 °С уменьшает скорость старения примерно вдвое. Поэтому для сохранения высокой пластичности целесо­образно сплавы перед деформацией сохранять при температу­рах ниже комнатной, например в холодильниках.

 

Предыдущая статья:Технология отжига листов термически не упрочняемых алюминиевых сплавов Следующая статья:Технология термической обработки прессованных изделий
page speed (0.0133 sec, direct)