ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Разработана технология и определены оптимальные режимы обработок литого и закаленного сплава АЛ9.

Сплав выплавляли в промышленной индукционной печи вместимостью 400 кг. Перед заливкой жидкий металл рафинировали хлористым цинком и модифицировали флюсом следующего состава:67%naf +33% naclв количестве 2% от массы расплава. Заливку осуществляли в земляные формы при температуре 690…700 ⁰С. Часть отлитых пластин габаритными размерами 14х150х400 мм разрезали на заготовки, из которых изготовляли образцы для проведения экспериментальных исследований. Оставшиеся пластины подвергали термической обработке по режиму Т4 (535±5 ⁰С, 5ч). Закалка производилась в воде (температура 70 ⁰С). После закалки пластины разрезались на заготовки габаритными размерами 14х14х150 мм.

Для определения сопротивления деформации исследуемого сплава были проведены испытания образцов на пластометре ЧПИ-2. Из литых и закаленных заготовок изготовили цилиндрические образцы с размерамиh ₀ґd ₀=12ґ8мм, которые затем подвергались осадке на пластометре по разработанной программе:температура испытаний Т=20, 100, 535 ⁰С;средняя скорость деформацииuc=1,2ё2,0c ^-1;относительная степень деформацииe₁»10, 25, 50%, которая пересчитывалась на истинную степень деформации, вычисляемую по формуле:

гдеh₁-высота образца после деформации.

Рис. 1 Кривые упрочнения сплава АЛ9 в литом состоянии при uc=1,0ё2,0c ^-1

Т=20 ⁰С(1), 100 ⁰С(2), 535 ⁰С(3)

Характер упрочнения литого сплава зависит как от конечной степени деформации, которая определяет закон развитияe₁и u ₁во время деформации, так и от температуры испытания. При степени деформацииe₁=0,6 и Т=20 ⁰С упрочнение сплава происходит доe₁=0,45, а затем процесс динамического разупрочнения начинает превалировать над процессом деформационного упрочнения, что приводит к снижению кривой упрочнения. При Т=100 ⁰С и той же конечной степени деформации интенсивное упрочнение сплава протекает доe₁=0,2, а затем процессы упрочнение-разупрочнение нивелируют друг друга и кривая упрочнения идет практически горизонтально. При Т=535 ⁰С характер кривых упрочнения для всех конечных степеней деформации одинаков и незначительное упрочнение сплава происходит доe₁=0,01ё0,03, а затем происходит пологий спад кривой. При конечной степени деформацииe₁=0,3 характер кривых упрочнения (Т=20 и 100 ⁰С) практически одинаков и кривые упрочнения имеют максимум приe₁=0,2ё0,22, который определяется не температурным режимом деформации (20 и 100 ⁰С), а характером изменения скорости и степени деформации за цикл нагружения. Характер кривых упрочнения приe₁=0,1 и Т=20 и 100 ⁰С отличается незначительно.

При испытаниях литого сплава установлено, что со снижением конечной степени деформации сопротивление деформации при Т=100 ⁰С больше, чем при 20 ⁰С. Это хорошо видно, если пользоваться средним сопротивлением деформацииs_sc. Так, при Т=20 ⁰С иe₁=0,1 имеемs_sc=124МПа, а при Т=100 ⁰С и той же степени деформацииs_sc=132МПа. Приe₁=0,3 эта разница составляет только 5 МПа, а приe₁=0,6 наблюдается обратная картина, гдеs_sc=210 МПа при 20 ⁰С и 193 МПа при 100 ⁰С.

Рис. 2 Кривые упрочнения сплава АЛ9 в закаленном состоянии приuc=1,0ё2,0с ^-1 Т=20 ⁰С(1), 100 ⁰С(2), 535 ⁰С(3).

При конечной степени деформацииe₁=0,6 кривые упрочнения имеют максимум при всех температурах. При Т=20 и 100 ⁰С он находится приe₁=0,5, а при Т=535 ⁰С смещается влево доe₁=0,2. По характеру кривые упрочнения приe₁=0,6 закаленного сплава несколько отличаются от кривых литого сплава. При Т=100 и 535 ⁰С упрочнение литого сплава происходит более интенсивно, о чем говорит более крутой подъем кривых упрочнения, а при Т=20 ⁰С их характер практически одинаков. При конечной степени деформацииe₁=0,3 кривые упрочнения закаленного сплава качественно незначительно отличаются от кривых упрочнения литого. Характер кривых упрочнения приe₁=0,1 и Т=20 и 100 ⁰С закаленного сплава значительно отличается от кривых упрочнения литого сплава. При Т=20 ⁰С кривая упрочнения имеет две точки перегиба: приe₁=0,05 интенсивность упрочнения уменьшается, а затем приe₁=0,075 снова увеличивается. При Т=100 ⁰С интенсивность упрочнения нарастает с увеличением текущей степени деформации.

Среднее сопротивление деформации закаленного сплава приe₁=0,1 и Т=20 и 100 ⁰С примерно одинаково, а приe₁=0,3 и 0,6s_scпри Т=20 ⁰С выше, чем при Т=100 ⁰С.

Сравнивая величину сопротивления деформации литого и закаленного сплавов, можно сделать вывод, что закалка приводит к росту сопротивления деформации только при температуре испытаний 20 ⁰С и больших степенях деформации (e₁=0,3 и 0,6), а при малых степенях деформацииs_scостается практически одинаковой. При температуре испытаний 100 и 535 ⁰С исходное состояние не оказывает значительного влияния на сопротивление деформации при всех исследованных степенях деформации.

Полученные результаты свидетельствуют о возможности деформирования силумина АЛ9 со степенями деформации 30-35% без нарушения сплошности во всем исследованном интервале температур как в литом, так и закаленном состояниях. Это позволит для упрочнения сплава АЛ9 использовать термомеханическую обработку.

Пластическая деформация при термомеханической обработке осуществлялась методом прокатки на двухвалковом прокатном стане со скоростью деформации 1 с ^-1 при температурах 20, 100, 150, 170, 250, 300 и 535 ⁰С и степенями деформации 5-10, 15-20 и 25-30%.

Предварительно закаленные заготовки нагревали до температуры деформирования (100-300 ⁰С) в селитровой ванне. Продолжительность нагрева в ванне ограничивалась временем нагрева центральных слоев заготовок до заданной температуры. Деформация при 535 ⁰С осуществлялась на заготовках сразу после гомогенизации.

Прокатку заготовок проводили за один проход с немедленным охлаждением в воде с целью фиксации полученного структурного состояния.

Искусственное старение при температурах до 200 ⁰С осуществляли в масляных термостатах ТС-24А, а при более высокой температуре - в селитровой ванне.

Оценка изменения физических свойств сплава АЛ9 свидетельствует о том, что в зависимости от температуры деформации меняются плотность дефектов кристаллического строения и характер распада пресыщенного твердого раствора.

С повышением температуры прокатки до 100 ⁰С процессы распада твердого раствора во время деформации протекают более интенсивно. Об этом свидетельствует как изменение удельного электросопротивления, так и дальнейшее уменьшение параметра решеткиa-твердого раствора образцов сплава.

Интервал температур от 250 до 400 ⁰С является неприемлемым для осуществления термомеханической обработки вследствие незначительного упрочнения, а главное - в связи с малой устойчивостью пересыщенногоa-твердого раствора, которая в еще большей степени уменьшается под воздействием пластической деформации.

Совмещение пластической деформации и термической обработки улучшает комплекс свойств алюминиевых сплавов.