RU2005804C1

RU2005804C1 - High-damping iron-base alloy

Info

Publication number: RU2005804C1
Authority: RU
Inventors: Валерий Афанасьевич Удовенко; Евгений Захарович Винтайкин; Серафим Ильич Тишаев; Иван Борисович Чудаков; Сергей Юрьевич Макушев; Вадим Борисович Дмитриев; Ира Ивановна Никитина; Алла Сергеевна Рожкова
Original assignee: Валерий Афанасьевич Удовенко; Евгений Захарович Винтайкин; Серафим Ильич Тишаев; Иван Борисович Чудаков; Сергей Юрьевич Макушев; Вадим Борисович Дмитриев; Ира Ивановна Никитина; Алла Сергеевна Рожкова
Priority date: 1992-04-01
Filing date: 1992-04-01
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, manufacture of structural alloys. SUBSTANCE: alloy includes the following components, % by weight: carbon 0.01-0.1; aluminum 4-12; manganese 0.3-3.0; titanium 0.01-1.0 and iron as the balance, with [Al-Σ(M_n+T_i)] 1% = 3.5-8.5. EFFECT: high damping index and mechanical characteristics. 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к сплавам высокого демпфирования на основе системы железо-алюминий, используемых в качестве конструкционных материалов. The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to high damping alloys based on an iron-aluminum system used as structural materials.

Известна сталь, содержащая, % : C 0,003-0,3; Si 0,10-0,45; Mn 1,05-2,50; Al 1,5-9,0; Fe ост. Недостатками этой стали являются низкие демпфирующие и механические свойства (предел прочности при растяжении порядка 410 Н/мм².Known steel containing,%: C 0.003-0.3; Si 0.10-0.45; Mn 1.05-2.50; Al 1.5-9.0; Fe ost The disadvantages of this steel are low damping and mechanical properties (ultimate tensile strength of about 410 N / mm ² .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому сплаву является известный сплав следующего состава, который принят за прототип, мас. % : Углерод < 0,02 Алюминий 1-8 Хром 2-30 Железо Остальное Этот сплав после термообработки при 700-1200^оС обладает следующими свойствами: логарифмический декремент колебаний δ= = 20-22% ; σ_в = 400-420 Н/мм², σ_0,2= 270 Н/мм². Недостатками этого сплава являются низкие механические свойства и недостаточно высокий уровень демпфирующих свойств.The closest in technical essence to the proposed alloy is a known alloy of the following composition, which is taken as a prototype, wt. %: Carbon <0.02 Aluminum 1-8 Chromium 2-30 Iron Else This alloy after heat treatment at 700-1200 ^о С has the following properties: logarithmic decrement of oscillations δ = 20-22%; σ _in = 400-420 N / mm ² , σ _0.2 = 270 N / mm ² . The disadvantages of this alloy are low mechanical properties and insufficiently high level of damping properties.

Технический эффект изобретения заключается в повышении логарифмического декремента колебаний δ и механических свойств σ_в; σ_0,2 сплава высокого демпфирования. Предлагается сплав, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. % : Углерод 0,01-01 Алюминий 4-12 Марганец 0,3-3,0 Титан 0,01-1,0 Железо Остальное, при этом [Al - Σ (Mn + Ti)] % = 3,5-8,5.The technical effect of the invention is to increase the logarithmic decrement of oscillations δ and the mechanical properties of σ _in ; σ _0.2 alloy high damping. An alloy containing components in the following ratio, wt. %: Carbon 0.01-01 Aluminum 4-12 Manganese 0.3-3.0 Titanium 0.01-1.0 Iron The rest, while [Al - Σ (Mn + Ti)]% = 3.5-8 ,5.

Наличие в сплаве алюминия, марганца, титана в указанных пределах обеспечивает сплаву высокие демпфирующие и механические свойства, причем содержание этих элементов в сплаве должно соответствовать указанной зависимости. При значении величины по зависимости менее 3,5% резко снижаются демпфирующие свойства сплава, а при значении более 8,5% ухудшаются также механические свойства. Содержание в предлагаемом сплаве 4-12% алюминия способствует формированию структурного состояния сплава, обеспечивающего высокий логарифмический декремент колебаний, и повышает механические свойства. При содержании алюминия менее 4% ухудшается прочность и снижается δ. Повышение содержания алюминия свыше 12% приводит к падению пластичности и δ сплава, что связано с возникновением в структуре дальнего порядка. The presence in the alloy of aluminum, manganese, titanium within the specified limits provides the alloy with high damping and mechanical properties, and the content of these elements in the alloy must correspond to the specified dependence. When the value of the dependence is less than 3.5%, the damping properties of the alloy sharply decrease, and when the value is more than 8.5%, the mechanical properties also deteriorate. The content in the proposed alloy 4-12% aluminum contributes to the formation of the structural state of the alloy, providing a high logarithmic decrement of vibrations, and increases the mechanical properties. When the aluminum content is less than 4%, the strength deteriorates and δ decreases. An increase in the aluminum content over 12% leads to a decrease in the ductility and δ of the alloy, which is associated with the appearance of a long-range order in the structure.

Содержание марганца в количестве 0,3-3,0% является необходимым для обеспечения высоких демпфирующих свойств сплава. При содержании в сплаве менее 0,3% Mn ухудшаются демпфирующие свойства из-за ликвационной неоднородности. Повышение содержания Mn свыше 3,0% приводит к уменьшению магнитной восприимчивости сплава и снижению демпфирующей способности. The content of manganese in an amount of 0.3-3.0% is necessary to ensure high damping properties of the alloy. When the content in the alloy is less than 0.3% Mn, the damping properties deteriorate due to segregation heterogeneity. An increase in the Mn content over 3.0% leads to a decrease in the magnetic susceptibility of the alloy and a decrease in the damping ability.

Титан в предлагаемом сплаве является упрочнителем твердого раствора и его содержание в количестве 0,01-1,0% необходимо для обеспечения высоких механических свойств. Титан также обеспечивает значительное улучшение демпфирующих свойств сплава. При содержании Ti менее 0,01% повышается коэрцитивная сила и ухудшаются демпфирующие свойства сплава; при содержании свыше 1,0% Ti резко снижается пластичность, и сплав становится нетехнологичным. Titanium in the proposed alloy is a hardener of a solid solution and its content in an amount of 0.01-1.0% is necessary to ensure high mechanical properties. Titanium also provides a significant improvement in the damping properties of the alloy. When the Ti content is less than 0.01%, the coercive force increases and the damping properties of the alloy deteriorate; when the content exceeds 1.0% Ti, ductility sharply decreases, and the alloy becomes non-technological.

При содержании углерода более 0,1% повышается коэрцитивная сила сплава, что приводит к ухудшению демпфирующих характеристик вследствие уменьшения подвижности доменных стенок и роста гистерезисных потерь, при содержании 0,01% С не достигается требуемый уровень механических свойств. When the carbon content is more than 0.1%, the coercive force of the alloy increases, which leads to a deterioration of the damping characteristics due to a decrease in the mobility of the domain walls and an increase in hysteresis losses, with a content of 0.01% C, the required level of mechanical properties is not achieved.

Предложенный сплав выплавлен на Экспериментальном заводе ЦНИИЧМ сплавлением чистых шихтовых материалов в открытых индукционных печах емкостью 50 кг. Металл разливался в слитки массой 17 кг. Передел металла на холоднокатаный лист толщиной 1,5 мм производился по следующей схеме: ковка на сутунку - горячая прокатка на лист толщиной 2,5 мм - термообработка - травление - холодная прокатка до толщины 1,5 мм. После холодной деформации проводили термообработку с выдержкой при высокой температуре и последующим медленным охлаждением. The proposed alloy was smelted at the TsNIICHM Experimental Plant by fusion of pure charge materials in open induction furnaces with a capacity of 50 kg. The metal was poured into ingots weighing 17 kg. The metal was redistributed into a cold-rolled sheet with a thickness of 1.5 mm according to the following scheme: forging on a flap - hot rolling on a sheet with a thickness of 2.5 mm - heat treatment - etching - cold rolling to a thickness of 1.5 mm. After cold deformation, heat treatment was carried out with exposure at high temperature and subsequent slow cooling.

Далее из ленты вырезали образцы для стандартных испытаний на растяжение и образцы, на которых определяли величину логарифмического декремента колебаний при комнатной температуре. Демпфирующие свойства изучали, определяя амплитудную зависимость величины при комнатной температуре на установке ЦНИИЧМ, собранной по схеме обратного изгибного маятника и автоматизированной на базе микро-ЭВМ СМ-1803. Результаты испытаний приведены в таблице. Из таблицы видно, что предложенный сплав в сравнении с прототипом имеет более высокий логарифмический декремент колебаний и повышенные механические свойства. (56) Патент США N 4316743, кл. C 22 C 37/10, 1982. Next, samples were cut from the tape for standard tensile tests and samples, on which the value of the logarithmic decrement of vibrations at room temperature was determined. The damping properties were studied by determining the amplitude dependence of the value at room temperature on the TsNIICHM installation, assembled according to the reverse bending pendulum scheme and automated on the basis of the SM-1803 microcomputer. The test results are shown in the table. The table shows that the proposed alloy in comparison with the prototype has a higher logarithmic decrement of vibrations and increased mechanical properties. (56) U.S. Patent No. 4,316,743, cl. C 22 C 37/10, 1982.

Заявка Японии N 58-2262, кл. C 22 C 37/10, 1983. Japanese Application N 58-2262, cl. C 22 C 37/10, 1983.

Claims

HIGH DAMPING ALLOY ON THE BASIS OF IRON, containing carbon and aluminum, characterized in that it additionally contains manganese and titanium in the following ratio of components, wt. %:
Carbon 0.01 - 0.1
Aluminum 4 - 12
Manganese 0.3 - 3.0
Titanium 0.01 - 1.0
Iron Else
wherein [Al-Σ (Mn + Ti)] = 3.5-8.5%