SU1573049A1 - Способ термической обработки изделий из сплавов системы магний-литий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлургии, в частности к способам термической обработки сверхлегких сплавов системы магний - литий, и может быть использовано в машиностроении и авиационной промышленности. Цель изобретени  - повышение пластичности при сохранении прочностных характеристик и повышение производительности за счет упрощени  способа обработки. Способ включает нагрев под закалку до температур на 70 - 100°С выше температуры растворени  упрочн ющих фаз в среде кремнеоргани ческой эмали, при этом нагрев до температур выше 350°С ведут со скорост ми 0,8 - 3 град/мин, а закалку осуществл ют непосредственно после нагрева. С целью снижени  внутренних напр жений при сохранении уровн  механических свойств издели  после закалки обрабатывают холодом в среде жидкого азота с последующим отогревом при 90 - 100°С до выравнивани  температуры. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к области металлургии, в частности к способам термической обработки сверхлегких сплавов системы магний - литий, и может быть использовано в машиностроении и авиационной промышленности.

Цель изобретени  - повышение пластичности при сохранении прочностных характеристик и повышение производительности за счет упрощени  способа.

Способ обеспечивает исключение возможности возгорани  при нагреве сплава до высоких температур в печах с воздушной оксилительной атмосферой,

образованием в процессе обработки маг- ниевых сплавов структуры, содержащей продукты распада Di и А -твердых растворов высокой степени дисперсности, специфическим выделением об -фазы внутри и -твердого раствора при охлаждении от повышенных температур нагрева и формированием дислокационной структуры, обеспечивающей высокий уровень прочностных и пластических характеристик.

Охлаждение в жидком азоте с последующим отогревом способствует проте- канию релаксационных процессов в

ел

4

ЗД

сплаве и снижает уровень внутренних напр жений, вли ющих не только на стабильность механических свойств, но| и геометрические размеры изделий.

I Покрытие образцов эмалью, предпочтительно КО-5189, осуществл етс  в дв|а сло  с общей толщиной мкм, что обеспечивает надежное предохранение поверхности от окислени  и возгорани  при нагреве в окислительной атмосфере до температуры на 70-100 С выше температуры растворени  упрочн ющих фаз сверхлегких магниевых сплавов. Выбор температуры растворени  упрочн ющих фаз исключает воз- мджность перегрева сплава и не при- врдит к значительному росту зерен об и1 6 -твердых растворов, в то же вре- MJR достигаетс  более полное и быст- pjoe растворение упрочн ющих фаз, что обеспечивает высокую легированность твердых растворов и способствует более существенному твердорастворному упрочнению при закалке. Выбор такой относительно высокой температуры нагрева на 70-100°С выше температуры 0астворени  упрочн ющих фаз (), что свидетельствует нагреву до 420- 50 С, приводит к увеличению скорости нагрева сплава и созданию большого числа дефектов кристаллического строени .

Нагрев до температуры ниже предлагаемой (Тр, + 70°С), т„е. 420° С и ниже, не приведет к растворению об-фазы и ег последующему выделению при охлаждении внутри 1-фазы, что оказывает вли ние на формирование высоких свойств сплава.

Нагрев в печи до температуры выше (Тт + 100°С), т.е. 450°С и выше , приводит к существенному укрупнению зерен и снижению прочностных характеристик и пластичности сплава.

При 350°С происходит растворение упрочн ющей фазы в сверхлегких магни ево-литиевых сплавах, поэтому при нагреве до более высоких температур следует регламентировать врем  нагрева сплава, что обеспечиваетс  определенной скоростью нагрева в Заданном интервале температур (от 350°С до требуемой температуры).

Нагрев сплава со скоростью менее 0,8 С/мин приведет к увеличению времени нахождени  издели  при повышенных (выше 350°С) температурах, и, соответственно, росту зерна в и - и

-фазах, что окажет неблагопри тное . вли ние на механические характеристики (G0,t ). Нагрев со скоростью - более 3,0 С/мин не приводит к достаточно полному растворению oi-фазы в -твердом растворе с последующим ее специфическим выделением внутри /Э-фазы .

0 Закалка сплава осуществл етс  непосредственно после нагрева, что исключает возможность роста зерна Ј- и р-фаз, который наблюдаетс  во врем  выдержки сплава при повышенных тем5 пературах.

Охлаждение сплава с высокой температуры 420-450°С в воде сопровождаетс  фиксированием при комнатной температуре дислокационной структуры сплаQ ва с наличием в твердых растворах зна-1 чительного количества продуктов распада высокой степени дисперсности.

Высокий комплекс механических свойств, получаемый при обработке,

5 обусловлен особенност ми тонкой структуры , формирующейс  при нагреве и охлаждении сплава, а также характером распределени  выделений oi-фазы, образующихс  при охлаждении от повышено ных температур нагрева.

Охлаждение в жидком азоте с последующим и быстрым нагревом до 90-100°С сопровождаетс  протеканием релаксационных процессов, привод щих к снижес нию уровн  напр жений в издели х, сопровождающемус  повышением стабильности свойств и геометрических размеров обрабатываемых изделий,

i

0 Температура отогрева 90-100°С выбрана исход  из того, что при указанных температурах при отсуствии выдержки после прогрева изделий не успевают получить интенсивное развитие про5 цессы старени , привод щие к перестраиванию сплава и разупрочнению. Отогрев ниже 90°С уменьшает температурный перепад по сечению и уменьшает эффект глубокого охлаждени . Кроме

Q того, температура 90°С  вл етс  технологической , так как сплав МА-21 неоднократно подвергаетс  нагревам до указанной температуры в процессе технологического изготовлени  издели .

5 Низкотемпературное охлаждение и по- , следующий быстрый нагрев увеличивают суммарные внутренние напр жени , что существенно ускор ет их релаксацию при температуре нагрева.

51

При релаксации напр жений протекают процессы скольжени  с образованием более равновесной и стабильной дислокационной структуры, что способ ствует повышению стабильности структурного состо ни  сплава и стабильности его прочностных характеристик и геометрических размеров.

Нагрев выше 100 С сопровождаетс  интенсификацией процессов старени , что приводит к коагул ции упрочн ющих фаз и соответственно к снижению прочностных свойств.

Двухкратное охлаждение и нагрев привод т к более полной релаксации напр жений и может примен тьс  дл  изделий сложной конфигурации с концентраторами напр жений.

Продолжительность выдержки изделий при температуре жидкого азота определ етс  временем сквозного охлаждени  по сечению изделий до,

730)96

По предлагаемому способу обрабатывают

сверхлегкий магниевый сплав.

Издели  из сплава покрывают эмалью КО-5189 пневмораспылителем в два сло  с суммарной толщиной мкм. Часть изделий нагревают в печи с температурой 380°С, другие партии в печах с температурой ПО, 420, 430, 450 и.

10

460 ва.

С с различными скорост ми нагре

Нагретые издели  охлаждают в воде комнатной температуры.

Часть изделий после охлаждени  в воде подвергают охлаждению в жидком азоте и отогреву на р де изделий, этот цикл повтор ют два раза.

Сравнительные результаты испытаний механических свойств изделий из сплава МА-21, обработанного по предлагаемому и известному способам, приведены в таблице.

0,8°С/мин, охлаждение

в азоте 0,5 ч, отогрев

100°CJ 0,5 ч 3 Нагрев 420°С, VH 1°С/мин Ц Нагрев 420°С, VH

1°С/мин, охлаждение в

азоте 0,5 ч, отогрев 90

0,5 ч

5Нагрев 430°С, VH 1,5°С/мин

6Нагрев 430°С, VH

1,5°С/мин, охлаждение в азоте 0,5 ч, отогрев 90°С 0,5 ч

7Нагрев 430°С, VH

1,5°С/мин, 2 цикла ТЦ |(жидкий азот 0,5 ч, 90° 0,5 ч)

8Нагрев 450°С, VH

3,0 С/мин, охлаждение в азоте 0,5 ч, 90°С 0,5

Примечание Сг - остаточное напр жение

Со- начальное напр жение

212 215

210 209

30,5 30,0

32,6 32,5

205 29,0

32 29

28

211

26,3

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позвол ет осуществить термообработку сплава МА-21 с применением обычного термического оборудовани  с фкислительной воздушной атмосферой. После обработки по предлагаемому способу наиболее важна  дл  изделий из сверхлегких сплавов прочностна  характеристика предел текучести ( Сел ) ocfaeTCfl на уровне, соответствующем сплавов после обработки по известному способу, а относительное удлинение (ft) возрастает в 2,5-3 раза . При этом издели , обработанные по предлагаемому способу, имеют бо- лер низкий уровень остаточных напр - .

Claims (2)

1. Способ термической обработки изделий из сплавов системы магний - литий, включающий нагрев под закалку

5

0

в защитной среде до температур на 70-100°С выше температуры растворени  упрочн ющих фаз с последующим охлаждением в воде, отличающийс  тем, что, с целью повышени  пластичности при сохранении прочностных свойств и повышени  производительности , за счет упрощени  способа , в качестве защитной среды используют кремнеорганическую эмаль, при этом нагрев от температур выше 350°С ведут со скорост ми 0,8-3 град/мин, а закалку осуществл ют непосредственно после нагрева.

2. Способ по п.1, отличающий с   тем, что, с целью снижени  внутренних напр жений при сохранении уровн  прочностных свойств и пластичности, издели  после закалки обрабатывают холодом в среде жидкого азота с последующим отогревом при 90- ЮОЧС до выравнивани  температуры по сечению издели .