RU2255135C1 - Method of strain-thermal treatment of aluminum alloys - Google Patents

Method of strain-thermal treatment of aluminum alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2255135C1
RU2255135C1 RU2004105837/02A RU2004105837A RU2255135C1 RU 2255135 C1 RU2255135 C1 RU 2255135C1 RU 2004105837/02 A RU2004105837/02 A RU 2004105837/02A RU 2004105837 A RU2004105837 A RU 2004105837A RU 2255135 C1 RU2255135 C1 RU 2255135C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
straining
temperature
aluminum alloys
deformation
thermal
Prior art date
Application number
RU2004105837/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.Б. Мануйлова (RU)
Н.Б. Мануйлова
Я.Л. Соломоник (RU)
Я.Л. Соломоник
Б.Д. Чухин (RU)
Б.Д. Чухин
А.Е. Шелест (RU)
А.Е. Шелест
А.Г. Шленский (RU)
А.Г. Шленский
Original Assignee
Чухин Борис Дмитриевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чухин Борис Дмитриевич filed Critical Чухин Борис Дмитриевич
Priority to RU2004105837/02A priority Critical patent/RU2255135C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2255135C1 publication Critical patent/RU2255135C1/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

FIELD: methods of reinforcing treatment of aluminum alloys.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to the methods of reinforcing treatment of aluminum alloys, in particular, to the methods of is strain-thermal treatment. The offered method provides for processes of a hot straining and aging of an aluminum alloy of Al-Zn-Mg system containing the following alloying additives: manganese, titanium, chrome, zirconium introduced either separately or in a complex in any combinations. At that after a thermal straining conduct either a straining at the temperature of 20-200°C with an extent of 25-50 % and a recrystallization annealing - at the temperature of 500-550°C within 4-8 hours with the following quenching, or a straining at the temperature of 480-520°C with a preliminary seasoning at this temperature for 30-90 minutes with an extent of straining of 20-50 % and the following chilling in water. Before the thermal straining they conduct homogenization. The thermal straining is realized at the temperature of 400-450 °C, and the seasoning process is conducted in one - or two stages. The technical result of the invention is development of a method of the combined strain-thermal treatment ensuring improvement of the plastic performances and resistance to destruction of mainly high-strength aluminum alloys at preservation of the level of their mechanical properties.
EFFECT: the invention presents a developed method of the combined strain-thermal treatment ensuring improvement of the plastic performances and resistance to destruction of mainly high-strength aluminum alloys at preservation of the level of their mechanical properties.

Description

Изобретение относится к области технологий упрочняющей обработки алюминиевых сплавов и, конкретно, к методам деформационно-термической обработки.The invention relates to the field of technology for hardening processing of aluminum alloys and, in particular, to methods of deformation-heat treatment.

Основой существующих методов упрочнения алюминиевых сплавов служат, как правило, легирование и термическая обработка. Пользуясь этими методами, удалось создать широкую гамму машиностроительных материалов на основе алюминия, в том числе высокопрочных (σ в≥ 686 МПа), применение которых легло в основу разработки современных образцов техники, прежде всего авиационной и космической.The basis of existing methods for hardening aluminum alloys are, as a rule, alloying and heat treatment. Using these methods, it was possible to create a wide range of engineering materials based on aluminum, including high strength (σ in ≥ 686 MPa), the use of which became the basis for the development of modern art specimens, especially aerospace.

Процессы деформации сплавов долгое время рассматривались просто как формообразующие, обеспечивающие получение необходимых размеров и формы изделия, хотя при этом учитывали и упрочняющее влияние деформации. В последние годы в связи с исчерпанием возможностей дальнейшего повышения свойств сплавов за счет легирования и термообработки в их классическом понимании исследователи обратились к изучению возможностей более эффективного использования процессов деформации как ведущего (наиболее мощного) фактора формирования структуры металлических материалов, в особенности в сочетании с термической обработкой. Такая комбинированная деформационно-термическая обработка представляет сегодня совокупность операций пластической деформации и термической обработки, совмещенных в одном технологической процессе.Alloy deformation processes for a long time were considered simply as forming, providing the necessary sizes and shapes of the product, although they also took into account the strengthening effect of deformation. In recent years, in connection with the exhaustion of the possibilities of further improving the properties of alloys due to alloying and heat treatment in their classical sense, researchers turned to studying the possibilities of more efficient use of deformation processes as the leading (most powerful) factor in the formation of the structure of metal materials, especially in combination with heat treatment . Such combined deformation-heat treatment today represents a combination of plastic deformation and heat treatment operations combined in one technological process.

Известен способ термомеханической обработки алюминиевых сплавов, содержащих марганец, включающий деформацию и закалку, проводимые с одного нягрева, осуществляемого со скоростью 10-15° С/мин, предварительное старение при температурах 5-30° С в течение 0,5-16 часов, пластическую деформацию со степенью 5-19% и окончательное старение (патент 2176284, МПК 7 С 22 F 1/04). Данное техническое решение направлено прежде всего на повышение прочности за счет повышения легированности твердого раствора, полноты и скорости процессов дисперсионного твердения, что обеспечивается применением на заключительном этапе (между двумя старениями) процесса холодной деформации. Действительно, при некоторой перестройке структуры это приводит к повышению прочностных характеристик, прежде всего относительного предела текучести, и снижает пластические характеристики и сопротивление разрушению.A known method of thermomechanical processing of aluminum alloys containing manganese, including deformation and hardening, carried out from one nyagrev, carried out at a speed of 10-15 ° C / min, preliminary aging at temperatures of 5-30 ° C for 0.5-16 hours, plastic deformation with a degree of 5-19% and final aging (patent 2176284, IPC 7 C 22 F 1/04). This technical solution is primarily aimed at increasing strength by increasing the alloying of the solid solution, the completeness and speed of the processes of dispersion hardening, which is ensured by the application at the final stage (between two aging) of the cold deformation process. Indeed, with some restructuring of the structure, this leads to an increase in the strength characteristics, primarily the relative yield strength, and reduces the plastic characteristics and fracture resistance.

Процессы деформационно-термической обработки, включающие на заключительном этапе (перед старением) низкотемпературную или даже теплую деформацию, известны как низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО). Имеется достаточно большое количество работ, посвященных исследованиям процессов НТМО, направленных именно на повышение прочностных свойств, как правило, сплавов малой и средней прочности. Для высокопрочных сплавов (σ в≥ 500 МПа) наиболее актуальной проблемой на сегодня является повышение запаса пластичности, который определяет сопротивляемость хрупкому разрушению и обеспечивает тем самым повышение работоспособности и эксплуатационной надежности ответственных высоконагруженных конструкций, где используются такие сплавы.Deformation-heat treatment processes, including at the final stage (before aging) low-temperature or even warm deformation, are known as low-temperature thermomechanical processing (NTMO). There is a fairly large number of works devoted to studies of NTMO processes aimed specifically at increasing the strength properties, as a rule, of alloys of small and medium strength. For high-strength alloys (σ ≥ 500 MPa in) the most urgent problem today is the increasing ductility stock which determines the resistance to brittle fracture and thus provides increased efficiency and operational reliability of highly responsible constructions which use such alloys.

Сегодня возможности повышения пластических характеристик этих высокопрочных сплавов традиционными методами легирования, термической обработкой или взятыми отдельно деформационными методами, используемыми сегодня, как правило, для получения необходимых форм и размеров полуфабрикатов, практически исчерпаны.Today, the possibilities of increasing the plastic characteristics of these high-strength alloys by traditional alloying methods, heat treatment, or deformation methods taken separately, which are used today, as a rule, to obtain the necessary shapes and sizes of semi-finished products, are practically exhausted.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа комбинированной деформационно-термической обработки, обеспечивающего повышение пластических характеристик и сопротивления разрушению именно высокопрочных алюминиевых сплавов с сохранением неизменными уровня их прочностных свойств.The objective of the invention is the creation of a method of combined deformation-heat treatment, providing an increase in plastic characteristics and resistance to destruction of high-strength aluminum alloys, while maintaining the same level of their strength properties.

Предлагаемый способ осуществляется на высокопрочных сплавах системы Al-Zn-Mg, содержащих легирующие добавки Mn, Cr, Ti, Zr, обладающих высокой технологичностью при всех видах пластической деформации, широким интервалом температур закалки и устойчивостью против роста зерна. Условия для перестройки структуры в таких сплавах из текстурованной в мелкое равноосное зерно с развитой субструктурой и равномерным распределением дисперсных выделений фаз-упрочнителей, сочетание которых обеспечивает повышение пластичности и работы разрушения, определяются тем, что после обычных процессов гомогенизации и горячей деформации при 400-450° С проводится либо “теплая” деформация при пониженных температурах с последующим высокотемпературным рекристаллизационным отжигом и закалкой в воде, либо проводится горячая деформация при повышенных температурах с последующей закалкой в воде с одного нагрева.The proposed method is carried out on high-strength alloys of the Al-Zn-Mg system containing alloying additives Mn, Cr, Ti, Zr, having high processability for all types of plastic deformation, a wide range of quenching temperatures and resistance to grain growth. The conditions for the reconstruction of the structure in such alloys from textured to fine equiaxed grain with a developed substructure and uniform distribution of dispersed precipitates of hardener phases, the combination of which provides increased ductility and fracture work, are determined by the fact that after the usual processes of homogenization and hot deformation at 400-450 ° C, either “warm” deformation is carried out at low temperatures, followed by high-temperature recrystallization annealing and quenching in water, or hot deformation is carried out at elevated temperatures, followed by quenching in water from one heating.

Возможен также вариант, предусматривающий после стандартной для этих сплавов горячей прокатки при 400-450° С дальнейший нагрев до температур 480-520° С, деформацию при этих температурах и непосредственно после этого закалку в воду.It is also possible that, after standard hot rolling for these alloys at 400-450 ° C, further heating to temperatures of 480-520 ° C, deformation at these temperatures, and immediately after that quenching in water.

Практически предлагаемый способ осуществляется следующим образом:Practically the proposed method is as follows:

1. Реально осуществляемый процесс при производстве тонкого листа.1. Actually carried out process in the production of thin sheets.

При производстве тонколистового проката (толщиной до 5-6 мм) стандартная технология включает после обычной горячей деформации при температурах 440-400° С, которая обеспечивает получение заготовок толщиной 6-8 мм, так называемую теплую прокатку, которая проводится в диапазоне температур 200-100° С и обеспечивает получение окончательной толщины листа. На этой стадии предлагаемый способ ДТО предусматривает регламентирование температуры и степени деформации, а также времени выдержки при данной температуре перед прокаткой. После прокатки и получения окончательной толщины листа согласно предлагаемого способа проводится высокотемпературный рекристаллизационный отжиг с последующей закалкой в воду вместо стандартного отжига 400° С - 1 час, предназначенный только для снятия напряжений после деформации. Далее стандартная технология предполагает закалку с температуры 420-450° С в воде и старение при температуре 100° С в течение 24 часов. Для листов, подвергшихся ДТО по предлагаемому режиму, проводится, естественно, только старение.In the production of sheet products (up to 5-6 mm thick), the standard technology includes, after the usual hot deformation at temperatures of 440-400 ° C, which ensures the production of blanks 6-8 mm thick, the so-called warm rolling, which is carried out in the temperature range 200-100 ° C and provides the final sheet thickness. At this stage, the proposed DTO method involves regulating the temperature and the degree of deformation, as well as the exposure time at a given temperature before rolling. After rolling and obtaining the final sheet thickness according to the proposed method, high-temperature recrystallization annealing is carried out followed by quenching in water instead of standard annealing at 400 ° C for 1 hour, intended only to relieve stresses after deformation. Further, the standard technology involves quenching from a temperature of 420-450 ° C in water and aging at a temperature of 100 ° C for 24 hours. For sheets subjected to ATT according to the proposed regime, only aging is naturally carried out.

2. Процесс для производства горячекатаных плит.2. The process for the production of hot rolled plates.

Стандартная технология производства плит сплавов системы Al-Zn-Mg предусматривает горячую прокатку в диапазоне температур 440-400° С до получения окончательной толщины, затем охлаждение на воздухе. Закалка плит выполняется как отдельная операция - нагрев до температуры 470° С, выдержка 1,5 часа с охлаждением в воде, старение 100° С, 24 часа. При использовании предлагаемого способа ДТО в конце стандартного режима прокатки производится дополнительный нагрев заготовок до 480-520° С и деформация при этой температуре с заданными степенями обжатия (20-50%) и немедленной закалкой с прокатного нагрева.The standard technology for the production of alloy plates of the Al-Zn-Mg system provides for hot rolling in the temperature range 440-400 ° C until the final thickness is obtained, then cooling in air. The hardening of the plates is performed as a separate operation - heating to a temperature of 470 ° C, holding for 1.5 hours with cooling in water, aging 100 ° C, 24 hours. When using the proposed DTO method at the end of the standard rolling mode, the billets are additionally heated to 480-520 ° C and deform at this temperature with predetermined compression ratios (20-50%) and immediately quenched with rolling heating.

Указанные процессы были осуществлены на практике в производственных условиях, не вызвали затруднений и не потребовали установки дополнительного оборудования.These processes were carried out in practice in a production environment, did not cause difficulties and did not require the installation of additional equipment.

Технический результат изобретения достигается тем, что предлагаемый способ деформационно-термической обработки высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg, содержащих марганец, хром, титан и цирконий, включающий горячую гомогенизацию, горячую деформацию при температуре 400-450° С и одно- двухступенчатое старение, предусматривает после указанной горячей деформации либо деформацию при температуре 20-200° С со степенью 25-50% и рекристаллизационный отжиг при температуре 500-550° С в течение 4-8 часов с последующей закалкой, либо деформацию при температуре 480-520° С с предварительной выдержкой при этой температуре в течение 30-90 мин, со степенью деформации 20-50% и последующим охлаждением в воде. При этом сплав содержит легирующие добавки марганца, хрома, титана, циркония либо по отдельности, либо в комплексе в любых сочетаниях.The technical result of the invention is achieved by the fact that the proposed method of heat-treatment of high-strength aluminum alloys of the Al-Zn-Mg system containing manganese, chromium, titanium and zirconium, including hot homogenization, hot deformation at a temperature of 400-450 ° C and one-two-stage aging , after the specified hot deformation, provides either deformation at a temperature of 20-200 ° C with a degree of 25-50% and recrystallization annealing at a temperature of 500-550 ° C for 4-8 hours, followed by hardening, or deformation at at a temperature of 480-520 ° C with preliminary exposure at this temperature for 30-90 min, with a degree of deformation of 20-50% and subsequent cooling in water. Moreover, the alloy contains alloying additives of manganese, chromium, titanium, zirconium, either individually or in combination in any combination.

Во всех случаях окончательные свойства полуфабрикатов после проведения заключительной операции (одно- или двухступенчатого старения) показали, что предлагаемый способ деформационно-термической обработки обеспечивает оптимизацию структурного состояния сплавов и повышение таких характеристик как относительное удлинение (δ ), относительное поперечное сужение (ψ ), ударная вязкость (KCU) в 1,3-1,5 раза в сравнении с серийной технологией при сохранении уровня прочности.In all cases, the final properties of the semi-finished products after the final operation (one- or two-stage aging) showed that the proposed method of deformation-heat treatment provides optimization of the structural state of the alloys and increase such characteristics as elongation (δ), relative transverse narrowing (ψ), impact viscosity (KCU) 1.3-1.5 times in comparison with serial technology while maintaining the level of strength.

Claims (1)

Способ деформационно-термической обработки полуфабрикатов из высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg, включающий горячую деформацию и старение, отличающийся тем, что сплав содержит следующие легирующие добавки: марганец, титан, хром, цирконий либо по отдельности, либо в комплексе в любых сочетаниях, после горячей деформации проводят либо деформацию при температуре 20-200°С со степенью 25-50% и рекристаллизационный отжиг при 500-550°С в течение 4-8 ч с последующей закалкой, либо деформацию при 480-520°С с предварительной выдержкой при этой температуре в течение 30-90 мин со степенью деформации 20-50% с последующим охлаждением в воде, при этом перед горячей деформацией проводят гомогенизацию, горячую деформацию осуществляют при 400-450°С, а старение осуществляют одно- или двухступенчатым.Method of heat-treatment of semi-finished products from high-strength aluminum alloys of the Al-Zn-Mg system, including hot deformation and aging, characterized in that the alloy contains the following alloying additives: manganese, titanium, chromium, zirconium, either individually or in combination in any combination after hot deformation, either deformation at a temperature of 20-200 ° C with a degree of 25-50% is carried out and recrystallization annealing at 500-550 ° C for 4-8 hours, followed by hardening, or deformation at 480-520 ° C with preliminary exposure at that perature for 30-90 minutes with the strain of 20-50%, followed by cooling in water, wherein before hot deformation is carried out homogenization, hot deformation is carried out at 400-450 ° C, and the aging is carried out single- or two-stage.
RU2004105837/02A 2004-03-01 2004-03-01 Method of strain-thermal treatment of aluminum alloys RU2255135C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004105837/02A RU2255135C1 (en) 2004-03-01 2004-03-01 Method of strain-thermal treatment of aluminum alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004105837/02A RU2255135C1 (en) 2004-03-01 2004-03-01 Method of strain-thermal treatment of aluminum alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2255135C1 true RU2255135C1 (en) 2005-06-27

Family

ID=35836641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004105837/02A RU2255135C1 (en) 2004-03-01 2004-03-01 Method of strain-thermal treatment of aluminum alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2255135C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2486274C1 (en) * 2011-10-17 2013-06-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method to manufacture sheets of aluminium alloys
RU2492260C2 (en) * 2007-10-01 2013-09-10 Алкоа Инк. Recrsytallised aluminium alloys with brass texture and methods of their production

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492260C2 (en) * 2007-10-01 2013-09-10 Алкоа Инк. Recrsytallised aluminium alloys with brass texture and methods of their production
RU2486274C1 (en) * 2011-10-17 2013-06-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method to manufacture sheets of aluminium alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11643713B2 (en) Copper-nickel-tin alloy with high toughness
US4053330A (en) Method for improving fatigue properties of titanium alloy articles
EP1302554A1 (en) Titanium alloy and method for heat treatment of large-sized semifinished materials of said alloy
US5213634A (en) Multiphase microalloyed steel and method thereof
RU2644830C2 (en) Manufacturing method of bar stock from alloys based on titanium intermetallide with ortho-phase
US9994934B2 (en) Creep-resistant TiA1 alloy
US6869490B2 (en) High strength aluminum alloy
JPS63235454A (en) Prodution of flat rolled product of aluminum base alloy
CN114618970A (en) Forging process for improving strength of thick-section TA15 titanium alloy forging
RU2215807C2 (en) Aluminum-base alloy, article made of thereof and method for making article
RU2255135C1 (en) Method of strain-thermal treatment of aluminum alloys
CN115386772B (en) Medium-strength super-tough corrosion-resistant Al-Zn-Mg aluminum alloy and preparation method thereof
US4528042A (en) Method for producing superplastic aluminum alloys
US20100037994A1 (en) Method of processing maraging steel
JPH06212378A (en) Treatment of beta type titanium alloy hot formed product
RU2801383C1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING GAS TURBINE ENGINE BLADES FROM ALLOY BASED ON Ti2AlNb ALUMINIDE
RU2790704C9 (en) Method for manufacturing gas turbine engine blades from alloy based on orthorhombic titanium aluminide
RU2790711C1 (en) Method for manufacturing gas turbine engine blades from deformed blanks of an alloy based on orthorhombic titanium aluminide
RU2790704C1 (en) Method for manufacturing gas turbine engine blades from deformed blanks of an alloy based on orthorhombic titanium aluminide
Rajagopal et al. Investigation of physical and mechanical properties of ti alloy (Ti-6Al-4V) under precisely controlled heat treatment processes
RU2800270C1 (en) Method for manufacturing gas turbine engine blades from intermetallic alloy based on orthorhombic titanium aluminide
JPH0672295B2 (en) Method for producing aluminum alloy material having fine crystal grains
JPH04355A (en) Production of titanium alloy
JPH03240939A (en) Manufacture of high ductility and high toughness titanium alloy
US1751468A (en) Method of forming articles from heat-treatable aluminum-base alloys

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090302