RU2052533C1

RU2052533C1 - Method for thermomechanical treatment of sheets from aluminum alloys containing lithium

Info

Publication number: RU2052533C1
Authority: RU
Inventors: И.М. Колганов; Н.И. Колобнев; С.В. Самохвалов; Т.В. Янкевич; И.Н. Фридляндер
Original assignee: Ульяновский политехнический институт
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 1996-01-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method for thermomechanical treatment of sheets from aluminum alloys containing lithium includes preliminary heat treatment, subsequent plastic deformation in cold state and artificial ageing on final operation of techological process. Plastic deformation of alloys of the aluminum- copper-lithium system is carried out under conditions of compressed- stressed state of material with simultaneous application to center of the highest plastic deformation of tensile stress with degree of residual deformation of 1.0-1.5%. Artificial ageing is effected by two-stage procedure at T₁=120-135 C with holding time of 2-5 h; T₂=145-160 C, holding time of 15-25 h. Method is applicable in mechanical engineering for manufacture of parts, particular, rolled- formed sections from sheets of aluminum alloys containing lithium. EFFECT: higher efficiency.

Description

Изобретение относится к термомеханической обработке легких сплавов и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей, в частности гнутых профилей, из тонких листов сплавов системы Al-Cu-Li, Al-Mg-Li. The invention relates to thermomechanical processing of light alloys and can be used in mechanical engineering in the manufacture of parts, in particular bent profiles, from thin sheets of alloys of the Al-Cu-Li, Al-Mg-Li system.

Известен способ низкотемпературной термомеханической обработки (НТМО) сплава системы Al-Mg-Li (сплав 1420), по которому проводится закалка материала с охлаждением в воде, изготовление листовых деталей штамповкой с последующим искусственным старением при разных температурах (120-250^оС) и времени выдержки при старении [1]
Недостатки способа: в интервале температур старения 180-190^оС, которые наиболее приемлемы для алюминиево-литиевых сплавов, с увеличением времени старения постепенно снижается относительное удлинение δ при отсутствии практически прироста предела прочности σ_в и предела текучести σ_0,2 При проведении закалки, затем деформации растяжением, последующем искусственном старении σ_в практически не повышается, а δ значительно снижается при различных режимах НТМО.Known is a method of low-temperature thermomechanical processing (LTMT) alloy of Al-Mg-Li (alloy 1420), which is carried out by quenching with cooling material in water, fabrication by stamping sheet metal parts followed by artificial aging at different temperatures (120-250 ^C) and the time aging aging [1]
The disadvantages of the method: in the temperature range of aging 180-190 ^about With, which are most acceptable for aluminum-lithium alloys, with increasing aging time, the relative elongation δ gradually decreases in the absence of almost an increase in tensile strength σ _in and yield strength σ _0.2 When quenching, then tensile strains, subsequent artificial aging, σ _in practically does not increase, and δ decreases significantly under various NTMO modes.

Известен способ обработки алюминиевых сплавов с литием, включающий закалку, холодную деформацию растяжением и искусственное старение [2]
Недостатки способа: режим старения недостаточно определенный, что при разных его условиях значительно повлияет на характеристики прочности и пластичности материала; весьма широк интервал остаточной степени деформации при растяжении, в таком интервале возможно заметное изменение механических свойств, например, при стесненном изгибе эти свойства снижаются; нет определенности по использованию других видов предварительной и промежуточной термообработок.A known method of processing aluminum alloys with lithium, including hardening, cold tensile deformation and artificial aging [2]
The disadvantages of the method: the aging mode is not well defined, which under different conditions will significantly affect the characteristics of strength and ductility of the material; a very wide interval of the residual degree of deformation under tension, in this interval a noticeable change in mechanical properties is possible, for example, with tight bending, these properties decrease; there is no certainty regarding the use of other types of preliminary and intermediate heat treatments.

Известен способ НТМО сплава системы Al-Cu-Li, при котором с увеличением степени деформации при НТМО и содержания легирующих элементов повышаются прочностные характеристики и уменьшается пластичность в состаренном состоянии. Способ принят в качестве прототипа. The known method of NTMO alloy system Al-Cu-Li, in which with an increase in the degree of deformation during NTMO and the content of alloying elements increase strength characteristics and decreases ductility in the aged state. The method adopted as a prototype.

Недостаток способа недостаточный прирост прочностных свойств всего на 15% при деформации перед искусственным старением до 5% а при деформации до 10% всего на 3% со снижением относительного удлинения до 1,5-2,0% При деформации растяжением в пределах 1% и искусственном старении при 180^оС в течение 24 ч прочность не превышает σ_в 400 МПа при удлинении δ= 3,5-5% что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к конструкционным материалам.The disadvantage of this method is the insufficient increase in strength properties by only 15% during deformation before artificial aging to 5% and during deformation to 10% by only 3% with a decrease in elongation to 1.5-2.0% When tensile deformation is within 1% and artificial aging at 180 ^{° C} for 24 hours does not exceed σ strength ₄₀₀ MPa at an elongation δ = 3,5-5% it does not satisfy the requirements for construction materials.

Цель изобретения повышение прочностных характеристик при сохранении пластических свойств материала. The purpose of the invention is the increase in strength characteristics while maintaining the plastic properties of the material.

Сущность изобретения в том, что в способе термомеханической обработки тонкого листа из алюминиевых сплавов, содержащих литий, включающем предварительную термическую обработку, последующее пластическое деформирование в холодном состоянии и искусственное старение на окончательной операции технологического процесса. Пластическое деформирование сплавов системы алюминий-медь-литий ведут в условиях сжато-напряженного состояния материала. Одновременно прилагают к очагу наибольших пластических деформаций усилие растяжения со степенью остаточной деформации 1,0.1,5% а искусственное старение проводят по двухступенчатому режиму при t₁ 120-135^оС, выдержка 2-6 ч, t₂ 145-160^оС, выдержка 15-25 ч.The essence of the invention is that in the method of thermomechanical processing of a thin sheet of aluminum alloys containing lithium, including preliminary heat treatment, subsequent plastic deformation in the cold state and artificial aging in the final operation of the process. Plastic deformation of the alloys of the aluminum-copper-lithium system is carried out under conditions of a compressed-stressed state of the material. At the same time, tensile force with a degree of residual deformation of 1.0.1.5% is applied to the focus of the greatest plastic deformations and artificial aging is carried out in a two-stage mode at t ₁ 120-135 ^о С, exposure 2-6 hours, t ₂ 145-160 ^о С, exposure 15-25 hours

Способ выполняют следующим образом. Листовую заготовку толщиной S_o 1,5-1,8 мм подвергают закалке при температуре, например, 525 +5^оС, затем деформируют не позднее чем через 4-6 ч после закалки, например профилируют в роликовом вращающемся инструменте, создавая в очаге деформации сжато-напряженное состояние материала. На выходе из роликов к заготовке известным способом прикладывают усилие правки (растягивающее), обеспечивая степень деформации в пределах 1,0-1,5% Впоследствии деталь подвергают искусственному старению при температуре t₁ 120-135^оС с выдержкой 2-5 ч + t₂ 145-160^оС, выдержка 15-25 ч.The method is as follows. Sheet blank S _o 1,5-1,8 mm thick was subjected to quenching at a temperature, for example 525 +5 ^o C, and then deformed, not later than 4-6 hours after hardening, for example a profiled roller rotating tool, creating in the deformation compressed-stressed state of the material. On leaving the rollers to the workpiece in a known manner applied straightening force (tension), providing a degree of deformation in the range 1.0-1.5% detail subsequently subjected to artificial aging at a temperature t ₁ 120-135 ^C. delayed 2-5 h + t ₂ 145-160 ^о С, holding time 15-25 hours.

П р и м е р. Ряд листовых заготовок из рулонной ленты толщиной S_o 1,2 и 1,8 мм из сплава 1451, содержащего ≈ 3% меди, ≈1,5% лития, деформировали в холодном состоянии через 3-4 ч после закалки, проводимой при 525^оС, выдержка 20 мин, охлаждение в воде, в роликовом инструменте с замкнутым калибром на волочильно-прокатной установке ВПУ-120/7,5, обеспечивая пластическое течение металла в зонах сгиба. Благодаря наличию в конструкции ВПУ-120/7,5 калибрующей роликовой пары, установленной за формующими роликами, в зоне больших пластических деформаций с их помощью прикладывали усилие растяжения со степенью деформации до 1,5% обеспечивая прямолинейность выходящего профиля. Профили проходили искусственное старение при температуре t₁ 125^оС, выдержка 3 ч + t₂ 150^оС, выдержка 20 ч.PRI me R. A number of sheet blanks from a roll tape with a thickness of S _o 1.2 and 1.8 mm from alloy 1451, containing ≈ 3% copper, ≈1.5% lithium, were deformed in the cold state 3-4 hours after quenching, carried out at 525 ^o C, holding for 20 minutes, cooling in water, in a closed-gauge roller tool at the VPU-120 / 7.5 drawing and rolling unit, ensuring the plastic flow of metal in bending zones. Due to the presence of a calibrating roller pair in the VPU-120 / 7.5 design, installed behind the forming rollers, a tensile force with a degree of deformation of up to 1.5% was applied to them in the zone of large plastic deformations, ensuring the straightness of the outgoing profile. Profiles were artificial aging at a temperature t ₁ 125 ^{° C,} holding for 3 hours + t ₂ 150 ^{° C,} 20 h exposure.

Листовая заготовка из ленты, полученной методом рулонной прокатки в холодном состоянии, имела механические свойства σ_в 215-245 МПа, σ_0,2 200-215 МПа, δ ≈ 2% в закаленном и состаренном состоянии (Т1) σ_в 425 МПа, σ_0,2 340 МПа, δ ≈ 10% Испытания образцов на растяжение показали средние значения σ_в 513 МПа. σ_0,2 475 МПа, δ 8,8% σ_0,2/σ_в=0,926. Значения механических свойств по техническим условиям для данного материала ТУ1-92-119-87 σ_в 480-490 МПа, σ_0,2430 МПа, δ= 6% σ_0,2 /σ_в 0,84.The sheet billet from the tape obtained by cold rolling method had the mechanical properties σ _in 215-245 MPa, σ _0.2 200-215 MPa, δ ≈ 2% in the quenched and aged state (T1) σ _in 425 MPa, σ _0.2 340 MPa, δ ≈ 10% tensile test specimens showed average values of σ _at 513 MPa. σ _0,2 475 MPa, δ 8,8% σ _0,2 / σ _a = 0.926. The values of mechanical properties according to the technical conditions for this material are TU1-92-119-87 σ _in 480-490 MPa, σ _0.2 430 MPa, δ = 6% σ _0.2 / σ _in 0.84.

Claims

METHOD FOR THERMOMECHANICAL TREATMENT OF THIN SHEET FROM ALUMINUM ALLOYS CONTAINING LITHIUM, including preliminary heat treatment, subsequent cold plastic deformation and artificial aging at the final operation of the technological process, characterized in that, in order to increase the plastic deformation properties, with the aim of increasing the plastic deformation properties alloys of the aluminum-copper-lithium system under the conditions of a compressed-stressed state of the material, simultaneously applying added to the hearth greatest plastic deformation tensile force with a degree of permanent deformation of 1.0 - 1.5%, and artificial aging is carried out by two-step regime at T ₁ = 120 - 135 ^o C, holding 2 - 5 hours, ₂ = T 145 - 160 ^o C, excerpt 15 - 25 hours