способ термической обработки алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-кремний

Формула изобретения

Способ термической обработки алюминиевых сплавов системы алюминий - магний - кремний, включающий гомогенизацию, охлаждение, горячую деформацию, отличающийся тем, что гомогенизацию проводят при 480 - 520°С, при этом скорость нагрева заготовок от температуры начала растворения первичных фаз, образованных основными легирующими элементами до температуры гомогенизации составляет 20 - 40°С/ч, охлаждение заготовок ведут на воздухе, а деформацию проводят при 450 - 520^oC.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при термической обработке алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-кремний, содержащих переходные металлы марганец, хром, титан.

Известен способ термической обработки алюминиевых сплавов, включающий гомогенизацию при температуре 530-580^oC в течение 1 часа, охлаждение со скоростью 50^oC/час до температур 230-270^oC, выдержку при этой температуре до 24 часов и охлаждение на воздухе [1]/.

Недостатком известного способа является низкое качество полуфабрикатов из-за неоднородности макроструктуры.

Наиболее близким техническим решением является способ термической обработки алюминиевых сплавов, включающий гомогенизацию, охлаждение до области температуры, лежащей на 30^oC выше и на 30^oC ниже температуры минимальной устойчивости твердого раствора, изотермическую выдержку в течение 0,3-0,5 часа и горячую деформацию при температуре выдержки [2].

Недостатком известного способа является невысокая технологичность сплавов, не обеспечивающая получение однородной макроструктуры деформированных полуфабрикатов.

Задачей предлагаемого способа является повышение качества полуфабрикатов из алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-кремний за счет получения однородной нерекристаллизованной их структуры.

Поставленная задача достигается тем, что в способе термической обработки алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-кремний, включающем гомогенизацию, охлаждение и горячую деформацию, гомогенизацию проводят при температуре 480-520^oC, при этом скорость нагрева заготовок от температуры начала растворения первичных фаз, образованных основными легирующими элементами, до температуры гомогенизации составляет 20-40^oC/час, охлаждение заготовок ведут на воздухе, а деформацию проводят при температуре 450-520^oC.

Оптимальная степень распада твердого раствора марганца, ответственного за получение нерекристаллизованной структуры в полуфабрикатах за счет повышения температуры рекристаллизации достигается при температуре гомогенизации 480-520^oC в течение 12 часов. Гомогенизация заготовок при температуре ниже 480^oC не обеспечивает необходимой степени растворения грубых эвтектических фаз в альфа-твердом растворе и, соответственно, их выделения в мелкодисперсном виде. При температуре гомогенизации выше 520^oC происходит значительный распад твердого раствора марганца в алюминии. Скорость нагрева 20-40^oC/час обеспечивает наиболее полное растворение грубых эвтектических интерметаллидов и оптимальную интенсивность распада пересыщенного твердого раствора марганца в алюминии. При скорости нагрева более 40^oC/час не успевают пройти процессы растворения неравновесных эвтектик, а при скорости нагрева менее 20^oC/час не достигается оптимальная степень распада твердого раствора марганца в алюминии. При нагреве заготовок со скоростью 20-40^oC/час до температуры гомогенизации 480-520^oC, охлаждении их на воздухе с последующей деформацией при температуре 450-520^oC достигается высокая технологичность сплава и получение нерекристаллизованной структуры прутков.

Пример осуществления способа

Прессованные прутки квадратного сечения 35 х 35 мм из сплава 6082 были получены со следующим химическим составом, мас.%:

Состав I - Состав II

Al 96,967 - 96,764

Si 1,07 - 1,17

Fe 0,35 - -

Ti 0,024 - -

Cu 0,074 - 0,081

Zn 0,039 - 0,042

Mg 0,71 - 0,78

Mn 0,65 - 0,67

Ni 0,016 - 0,019

Cr 0,1 - -

Слитки диаметром 204 мм гомогенизировали при температурах 460^oC, 480^oC, 520^oC и 550^oC в течение 12 часов со скоростью нагрева заготовок до температуры гомогенизации 10^oC/час, 20^oC/час, 40^oC/час и 50^oC/час. В эксперименте использовали также негомогенизированные заготовки. Охлаждение гомогенизованных заготовок проводили на воздухе. Прессование осуществляли при температурах 440^oC, 450^oC, 520^oC, 530^oC, окончательную термическую обработку (закалку) полученных прутков при температурах 525-535^oC. Для сравнения была проведена термическая обработка заготовок по способу прототипа. В процессе экспериментов определены предельно допустимые скорости истечения металла и структура прутков. Результаты экспериментов представлены в таблице.

Анализ таблицы показывает, что прутки, полученные по предлагаемому способу, имеют однородную нерекристаллизованную структуру по всему сечению, а для известного способа характерна неоднородная структура по сечению прутков. Технологичность сплава в предлагаемом способе выше, об этом свидетельствует предельно допустимая скорость истечения металла 6-7 м/мин, в то время как в известном способе она не более 5 м/мин.

Таким образом, предлагаемый способ термической обработки алюминиевых сплавов позволяет получать по длине и сечению прутки с однородной нерекристаллизованной структурой, чего невозможно достигнуть известным способом. Кроме того, повышается скорость прессования на 30%.