SU1579466A3

SU1579466A3 - Способ упрочнени свинцово-сурьм нистого сплава

Info

Publication number: SU1579466A3
Application number: SU864028628A
Authority: SU
Inventors: Майерз Майкл
Original assignee: Асарко Инкорпорейтед (Фирма)
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1990-07-15
Also published as: JPS62502412A; ES553533A0; US4753688A; YU49086A; BG48219A3; DK570586A; AU5623586A; KR930009985B1; YU44571B; CN1011517B; KR880700095A; BR8606568A; EP0217857A1; MX165590B; EP0217857A4; CA1300930C; AU579722B2; DK570586D0; WO1986005821A1; US4629516A

Abstract

Изобретение относитс к способам упрочнени свинцово-сурьм ного сплава и может быть использовано дл изготовлени аккумул торных пластин на непрерывных производственных лини х. Целью изобретени вл етс повышение прочностных свойств. Способ заключаетс в обработке сплава давлением, быстрой термообработке сплава, включа закалку в течение отрезка времени, достаточного дл активизации упрочн ющего механизма в сплаве. Упрочнение происходит за счет получени рекристаллизованной структуры, содержащей более 50% растворимой сурьмы в полосах эвтектоидной фазы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. 1 табл.

Description

(Л

с

Изобретение касаетс способа упрочнени свинцово-сурьм нистых сплавов, в частности способа быстрой термообработки , который позвол ет упрочн ть сплавы с особым соотношением компонентов и обрабатывать их на непрерывной производственной линии дл изготовлени аккумул торных пластин.

Цель изобретени - повышение прочностных свойств.

Установлено, что прочность свинцово-сурьм нистых сплавов с низким содержанием сурьмы можно увеличить путем специальной обработки сплава, содержащего в соответствующей пропорции мышь к, причем способ заключаетс в обработке сплава давлением и быстрой термообработке (включа закалку сплава в течение достаточного отрезка времени) при повышенной температуре дл активизации упрочн ющего механизма в сплаве, при этом врем термообработки по существу меньше, чем в обычном способе термообработки свинцово-сурьм нистых сплавов.

Свинцово-сурьм нистые сплавы, которые можно упрочн ть согласно предложенному способу, могут содержать многие элементы, которые примен ютс в сплавах типа, например, олово, медь, серебро, кадмий, селен и теллурий, при условии, что сурьмы присутствует в количестве свыше 0,5 мас.%, например 0,5-6 мас.%, предпочтительно 0,75 - 3 мас.% и 1-2,5 мас.%, а мышь к - в количестве 0,002-1 мас.%, предпочтительно 0,05-0, 25 мас.% и 0,1-0,2 мас.%. Мышь к указанной комбинации с сурьмой играет важную роль в обеспечении упрочнени сплава. Особо отмечаетс значительное различие в пределе прочности на разрыв после 24-часового стаел

о с&

см

рени , а также то, что предел прочности на разрыв продолжает значительно увеличиватьс в сравнении со сплавами, содержащими сурьму в количестве 1 - 2 мас.%, но имеющими более низкие уровни содержани мышь ка, чем в изобретении .

В предложенном способе упрочнение сплава происходит за счет выделени упрочн ющей фазы, а ее зарождение облегчаетс благодар присутствию в определенном соотношении сурьмы и мышь ка и применению стадии термообработки. Это отличаетс от обычной обработки на твердый раствор при которой сплав упрочн етс за счет продолжительного диффузионного растворени сурьмы при высокой температуре и выделени сверх насыщенного раствора при комнатной температуре. Новый способ термообработки согласно изобретению обеспечивает мало или совсем не обеспечивает упрочнение сплава при низких уровн х содержани мышь ка.

Обработку сплава можно проводить,, примен известные способы, причем под обработкой давлением или прокаткой , выдавливанием и т.д. подразумеваетс механическа пластическа Деформаци металла, котора включает холодную шга гор чую обработку. Из сплава отливают заготовку и прокатывают ее в полосу требуемого размера, пропуска через последовательные валки, при этом каждый валок уменыпа- -ет толщину заготовки из сплава. Режим прокатки с посто нным обжатием в одном направлении прокатки вл етс предпочтительным, поскольку заготовку толщиной, например, 0,75 дюйма (19мм) обжимают до полосы толщиной 0,04 дюйма (10 мм), пропуска заготовки через 11 валков, причем каждый валок последовательно уменьшает толщину заготовки примерно на 25%. Можно также примен ть другие режимы прокатки.

Термообработку сплава провод т при ременных и температурных услови х, которые не дают результат обычной термообработки на твердый раствор.Об работка на твердый раствор требует диффузионно управл емое растворение выделенной фазы, богатой сурьмой. Такие процессы протекают медленно, причем в зависимости от движени отдельных атомов в твердом состо нии из одного положени кристалла в решетке в последующее. Упрочнение происходит

5

0

5

0

5

0

5

0

55

после закалки, когда сверхнасыщенный раствор выдел етс в форме, котора создает напр жение в кристаллической решетке сплава и преп тствует движению дислокации.

Термообработка согласно изобретению , включа стадию закалки, когда ее примен ют дл обработанных свинцово- сурьм нистых сплавов, содержащих в определенном соотношении мышь к и .сурьму , активизирует реакцию упрочнени средствами, которые еще неизвестны. Установлено, что сурьма в свинцово- сурьм нистых сплавах с низким содержанием мышь ка или без него трудно выдел етс и поэтому практически остаетс в растворе через литье, обработку деформацией и старение, причем обработанные сплавы, даже содержащие в определенном соотношении мышь к и сурьму, не упрочн ютс значительно при старении или выдержке. Только когда сплавы термообрабатывают согласно изобретению, они упрочн ютс , причем считают, что термообработка приводит к образованию метастабильного зародыша , содержащего мышь к, который упрощает процесс выделени сурьмы.

Берут образцы одного листа холодно- катанного сплава толщиной 0,08 дюйма (1,98 мм), содержащего 2 мас.% сурьмы , 0,2 мас.% мышь ка, 0,2 мас.% олова , остальное - свинец. Лист получают посредством холодной прокатки литого сплава с обжатием на 90% через дев ть последующих обжатий на 25% за каждый раз. Один холоднокатанный сплав нагревают в жидкой сол ной ванне при 230°С в течение 30 с и закаливают в воде, а другой нагревают в жидкой сол ной ванне в течение 1 ч при той же температуре и закаливают в воде. Все образцы помещают в смолу и полируют, примен стандартные механические металлографические способы , сразу после закалки. Образцы трав т в смеси уксусной кислоты и НЙ0.

Заметим, что прокатанный сплав по- 1казывает очень мало (и даже нет) уп- рочнение после старени при комнатной температуре. Сплав, полученный согласно изобретению и имеющий полностью рекристаллизованную структуру, причем часть объема зон, богатых сурьмой, така же, как у прокатанного сплава. Напротив, микроструктура сплава, термообработанного на твердый

раствор (структура рекристаллизова- на с увеличенным ростом зерна) следующа : полосы,богатые содержанием сурьмы, полностью наход тс в растворе . Белые точки представл ют фазу сенида олова, котора не вли ет на процесс закалки.

Термическа обработка на твердый раствор (как она определена согласно AS TM: 44-83) включает нагрев сплава до соответствующей температуры, выдержку при этой температуре достаточное врем , чтобы один или несколько компонентов сплава мог присутствовать в твердом растворе, и затем следует достаточно быстрое охлаждение дл удержани этих компонентов в растворе . Однако важно-чтобы сплав нагревали до заданной температуры, так как нагрев сплава при заданной температуре не раствор ет значительного количества растворимой сурьмы, например менее 50 мас.%, обычно ниже 25 мас.% и ниже 10 мае.%, например 5, 1 % или меньше. Прокатанный сплав, содержит примерно такое же количество крупнозернистой выделенной сурьмы, как и сплав, термообработанный согласно

10

дает хорошие результаты по упрочнению полосы сплава толщиной 0,040 дюйма (1,19 мм). Эквивалентное врем нагрева в муфельной печи составл ет 2,5 мин. Дл полосы толщиной 0,25 дюйма (6,3 мм) врем нагрева в сол ной ванне в широком диапазоне температур составл ет меньше 2 мин и даже 1 мин, а муфельной печи - меньше 8 мин, причем врем нагрева измен етс в зависимости от температуры нагрева и толщины сплава. Дл полосы сплава толщиной примерно 0,025-0,1 дюйма врем нагрева в сол ной ванне составл ет 1-3 с, преимущественно от 5 или 30 с, до меньше, чем 1 мин, а дл муфельной печи оно составл ет 1 мин, предпочтительно 2 мин и наиболее предпочти20 тельно меньше 5 мин. При необходимости можно примен ть более продолжительный нагрев, хот он обычно не приводит к существенному повышению эффективности обработки. В качестве средств

25 нагрева можно примен ть мазутный нагрев , индукционный,нагрев сопротивлением , инфракрасный нагрев и т.п. Нап15

ример, нагрев сопротивлением обеспечивает почти мгновенный нагрев, тре- изобретению Это противоположно обыч- 30 бующий 5 с или меньше, хот можно при- ной термообработке на твердый ра ст- мен ть более продолжительный нагрев, вор, при которой остаетс очень мало крупнозернистой выделенной сурьмы. Растворима сурьма раствор етс в свинце до 3,5 мас.%, причем количество ,- свыше 3,5 мас.% нельз брать дл опре- известен способ, при котором ленту из делени , какое количество сурьмы моДл получени обработанного сплава и/или изготовлени аккумул торных пластин можно примен ть любой известный способ или устройство. Например,

свинца подают в приспособление дл раскатки, встроенное в линию, затем следует склеивание, сушка, резка и укладывание в пакет. Известно изготовление готовых пластин дл аккумул торных батарей из прокатанного листового материала посредством: (а)резки и развальцовки дл образовани открытой пластины,( Ь)штамповки открытой пластины, (с) изготовлени пластины взаимоблокированного типа и (d) повторени операции (а) или (Ь) с операцией (с).

жет раствор тьс согласно предложенному способу

Температура, при которой провод т термообработку, находитс между примерно 180°С и температурой ликвидуса сплава, предпочтительно 200-252°С и наиболее предпочтительно 220-245°С. Врем , необходимое дл доведени сплава до заданной температуры, измен етс в зависимости от толщины сплава , температуры и способа нагрева, причем дл более тонких полос из сплава и когда примен ют более высокие температуры и/или средства нагрева с высокой скоростью теплопередачи требуетс меньше времени дл термообработки . Дл достижени полного эффекта термообработки по упрочнению сплава необходимо, чтобы сплав был полностью доведен до заданной температуры. Целесообразна обработка в жидкой сол ной ванне при 230°С в течение 30 с, что

1579466

0

дает хорошие результаты по упрочнению полосы сплава толщиной 0,040 дюйма (1,19 мм). Эквивалентное врем нагрева в муфельной печи составл ет 2,5 мин. Дл полосы толщиной 0,25 дюйма (6,3 мм) врем нагрева в сол ной ванне в широком диапазоне температур составл ет меньше 2 мин и даже 1 мин, а муфельной печи - меньше 8 мин, причем врем нагрева измен етс в зависимости от температуры нагрева и толщины сплава. Дл полосы сплава толщиной примерно 0,025-0,1 дюйма врем нагрева в сол ной ванне составл ет 1-3 с, преимущественно от 5 или 30 с, до меньше, чем 1 мин, а дл муфельной печи оно составл ет 1 мин, предпочтительно 2 мин и наиболее предпочти0 тельно меньше 5 мин. При необходимости можно примен ть более продолжительный нагрев, хот он обычно не приводит к существенному повышению эффективности обработки. В качестве средств

5 нагрева можно примен ть мазутный нагрев , индукционный,нагрев сопротивлением , инфракрасный нагрев и т.п. Нап5

ример, нагрев сопротивлением обеспечивает почти мгновенный нагрев, тре- бующий 5 с или меньше, хот можно при- мен ть более продолжительный нагрев, известен способ, при котором ленту из

Дл получени обработанного сплава и/или изготовлени аккумул торных пластин можно примен ть любой известный способ или устройство. Например,

Сплав можно непрерывно отливать, обрабатывать давлением, термообраба- тывать и развальцовывать или штамповать дл изготовлени пластин, которые собирают пр мо в батареи. Если это требуетс , то полосу можно сматывать в рулон дл хранени и затем ее обрабатывать, либо ее можно сначала обработать, затем смотать в рулон и хранить дл последующего применени .

Сплав можно также термообрабатывать после изготовлени пластин. Независимо от способа термообработки и изготовлени пластин важно, чтобы до термообработки сплав был обработан давлением .

Пример 1. Сплавы (см. таблицу ) получали в нагретом графитовом тигле посредством легировани свинца корродирующего типа элементарным мышь ком , сурьмой и оловом. Расплав заливали в графитовую изложницу при 400° С дл получени литого блока раз- Нером 5x4x0,75 дюймов.

Отливки отфрезеровали дл удалени поверхностных дефектов и затем прокатали при комнатной температуре до толгцины 0,045 дюйма (1,18 мм) в одиннадцати калибрах с обжатием на 25-30% на калибр. От полученной полосы отрезали образцы дл химического анализа. Заготовки размером 4x0,5 (101 мм х 12,7 мм) дл механической обработки до испытываемых прутков на- резали из полосы в направлении прокатки (продольно). Дл резки прутков размером 1-й длины и 0,25 ширины примен ли машину Тенсилкат. Термообработку образцов осуществл ли в жидкой сол ной ванне при 230°С в течение указанного отрезка времени и затем их закаливали путем погружени образцов в воду при комнатной температуре после их удалени из сол ной ванны. После этого образцы хранили при комнатной температуре дл их старени .Испытание образцов проводили на машине Инстрон при скорости ползуна 0,2 дюйма/мин.

Данные, представленные в таблице, показывают увеличение предела прочности на разрыв свинцовых сплавов, содержащих сурьму и мышь к в определенном отношении, при применении способа согласно изобретению. Сравнение сплавов 1,2 и 3 с сплавами С, D и Е показывает важность добавки мышь ка дл повышени предела прочности в течение 30-секундного периода термообработки . Сплавы А и В показывают не- обходимость в уровн х содержани сурь

мы свыше 0,5 мас.%, причем предпочтительно сплавы содержат 1,8-2 мас.% сурьмы.

II р и м е р, 2. Сплавы 1,3,4,6,7 и 8 нагревали при 180°С в течение 2,5 мин в сол ной ванне, при этом достигалось аналогичное улучшение предела прочности при раст жении дл за вленных сплавов. Подобным образом нагрев при 252°С в течение 2,5 мин увеличивал предел прочности при раст жении . Сплавы также термообрабатывали, примен масл ную ванну, муфельную печь (нагрев на воздухе) и инфракрасный нагрев при указанных температурах и времени, при этом получали повышенные значени предела прочности при раст жении в отличии от обработки сплавов, имеющих составы вне указанных в насто щей за вке, например сплавы В и Е.

Claims

Формула изобретени

5 0

, -п 1 .Способ упрочнени свинцово-сурь- м нистого сплава, содержащего 0,756 ,0мас.% сурьмы,0,005-1 мас.% мышь ка, свинец - остальное, включающий нагрев сплава, обработку давлением и закалку .с последующим старением, отличающийс тем, что, с целью повышени прочностных свойств, обработку давлением провод т прокаткой - перед нагревом в несколько проходов с суммарным обжатием более 50% дл получени структуры, содержащей растворимую сурьму в форме полос эвтектоидной фазы , обогащенной сурьмой, а закалку выполн ют после нагрева в течение 5с- 2 мин дл получени сплава с рекрис- таллизованной структурой, упрочн емой при старении и содержащей более 50% растворимой сурьмы в полосах, обо- 45 гащенной сурьйой эвтектоидной фазы.
2.Способ по п. отличающийс тем, что нагрев ведут до 180-252°С.
3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийс тем, что нагрев ведут в ванне расплавленной соли.

5

0

(...) - процент увеличени в сравнении с прокатанным материалом. х 4140(4) Примерно через шесть недель старени при комнатной температуре.