ВЛИЯНИЕ ПОВТОРНОГО НАГРЕВА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВОГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ МАГНИЯ

В. В. Уваров-1, Е. А. Носова-2, В. С. Уварова-1

1-Самарский государственный аэрокосмический университет

2- Волжский филиал института металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН

Проведено комплексное изучение механических и технологических свойств листовых полуфабрикатов из деформируемого алюминиевого высокомагниевого сплава. Дана оценка возможности его использования при производстве изделий авиационного и автомобильного назначений.
В качестве деформируемого высокопрочного и достаточно пластичного сплава в данной работе исследован опытный сплав системы Al-Mg с содержанием магния около 10 % и добавками циркония, титана, кобальта и бора (условное обозначение - сплав типа АмгЮ). Листовые полуфабрикаты из опытных партий этого сплава показали уровень свойств, близких к хорошо штампуемой кузовной стали 08ГСЮТ(Ф), применяемой в автомобилестроении [1]. Однако в процессе изготовления деталей автомобильных конструкций из сплава типа АМгЮ и их эксплуатации возможным является повторный нагрев, например, при окраске и сушке. Такой нагрев является термическим воздействием на сплав, где после закалки зафиксирован пересыщенный а-твердый раствор при его быстром охлаждении.

Этот процесс может быть классифицирован как искусственное старение, т. е. термическое воздействие, при котором в сплаве, подвергнутом закалке без полиморфного превращения, главным при последующем нагреве является распад пересыщенного твердого раствора. В общем случае из пересыщенного твердого раствора выделяется фаза, отличающаяся от матрицы химическим составом и структурой. Согласно современным представлениям [2], последовательность выделений в сплавах системы Al-Mg с содержанием магния порядка 10 % с ростом температуры старения (при постоянной выдержке) определяется следующими стадиями распада:

Вывод формул см. в печатной версии журнала.

Для оценки характера и последовательности структурных изменений применялись методы, основанные на изучении механических и технологических свойств в зависимости от температурных режимов повторных нагревов. Такое исследование дает возможность выявить области конкретного проявления эффекта старения в листовых полуфабрикатах сплава.

Для испытаний и оценки технологических свойств использовались пластинки с размерами, рекомендуемыми соответствующими стандартами.

В таблице 1 приведены основные механические и технологические свойства листовых полуфабрикатов в зависимости от температуры повторного нагрева.

В верхней строке таблицы приведены свойства продольных образцов, в нижней -поперечных.

Анализ результатов испытаний показывает, что при нагреве до температур порядка 170 °С не наблюдается значительного изменения прочностных и пластических характеристик при растяжении и свойств при технологических испытаниях. Очевидно, это связано с образованием зон ГП, которые сами по себе не вызывают значительного изменения свойств, тем более что, вероятно, они возникли еще в процессе закалки и со временем произошло их небольшое увеличение.

При температурах выше 170 °С прочностные свойства несколько возрастают при одновременном значительном снижении пластических характеристик и технологических свойств. При температуре в области 200...320 °С из пересыщенного твёрдого раствора выделяется промежуточная Р', а затем и р стабильная фаза (Al2Mg3), значительно уменьшающая пластичность сплава. Такая динамика развития выделений и, соответственно, свойств позволяет выбрать температурный режим повторного нагрева без значительного снижения уровня технологической пластичности и изменения механических свойств, присущих свежезакаленному состоянию.

Таблица 1

Механические и технологические свойства листового материала из алюминиевого сплава типа АМгЮ при различных температурах повторного нагрева

Механические и технологические свойства

Температура нагрева, Т °С

20

120

170

200

250

320

Предел прочности, ств МПа

398

397

404

424

437

426

396

395

398

430

422

422

Условный предел текучести, аог МПа

204

202

203

213

232

206

193

191

201

217

224

207

Полное относительное удлинение, 8 %

36,1

35,8

35,1

30,1

16,3

12,7

35,7

35,4

34,0

29,0

15,4

12,3

Равномерное относительное удлинение, бр %

30,0

30,1

27,7

24,0

12,1

9,7

29,3

29,0

26,2

23,2

11,8

9,5

Относительное сужение, v|/ %

40.1

45,5

43,3

34,3

29,6

28,5

46,0

45,0

43,0

33,8

28,0

27,4

Относительный минимальный радиус гиба, pmjn мм

0,75

0,75

1,00

1,25

1,5

2,00

1,00

1,00

1,25

1,5

2,00

2,50

Угол пружинения, Да град

3,9

3,9

3,95

4,25

4,9

4,8

Показатели анизотропии д.у

0,446

0.443

0,470

0,445

0,450

0,445

0,420

0,420

0,417

0,420

0.430

0,430

Глубина лунки при выдавливании, hmax мм

9,6

9,55

9,45

9,40

9.40

9,20

Предельный коэффициент вытяжки, кпр

2,20

2,19

2,12

2,07

2,02

2,02

Проведенные исследования по изучению влияния повторных нагревов на свойства и структуру опытного сплава с содержанием магния 9... 10 % позволяют сделать следующие выводы.

1. Заметных изменений основных механических и технологических свойств не происходит до температур повторного нагрева порядка 170 °С и выдержке менее 30 минут.

2. В интервале температур повторного нагрева 170...250 °С наблюдается существенное повышение прочностных свойств (ств от 390...400 до 433...478 МПа, а02 от 193...200 до 233...234 МПа) и падение пластических свойств (5 от 35...36 до 15... 16 %, у от 45...47 до 29...30 %).

3. Дальнейшее повышение температур повторного нагрева выше 250 °С сопровождается резким падением пластических свойств и, соответственно, технологических показателей пластичности.

4. Установлено, что значение минимального радиуса гиба и угла пружинения в температурном интервале 20... 170 °С остаются практически постоянными и их значения находятся на уровне 0,875 и 4,25°. При более высоких температурах нагрева (200...320 °С) происходит заметное ухудшение технологических свойств.

5. Испытания на выдавливание сферической лунки показали, что при повышении температуры повторного нагрева hmax снижается от 9,4...9,6 мм до 9,2...9,3 мм во всем рассматриваемом интервале температур.

6. При определении предельного коэффициента вытяжки образцов, подвергнутых повторным нагревам до различных температур, было обнаружено, что до 175 °С снижение значений кпред незначительно (от 2,25 при 20 °С до 2,17 при 175 °С). Дальнейшее повышение температуры приводит к снижению к до значения 2,12.

7. Изменения механических и технологических свойств вызваны структурными превращениями, протекающими в сплаве. Так,
при нагреве до температур порядка 170 °С наблюдается небольшое увеличение выделений Р-фазы из твердого раствора. Дальнейшее повышение температуры повторного нагрева приводит к увеличению количества и размеров выделившейся второй фазы.

8. Испытания по оценке анизотропии листового материала показали, что коэффициенты поперечной деформации лежат в пределах ц2 =0,46...0,47, ц12=0,42...0,43 и 0,44.. .0,45, что соответствует показателям, характерным для стандартных алюминиевых сплавов системы Al-Mg.
В процессе производства изделий из сплава АМгЮ гибкой и штамповкой не рекомендуется подвергать свежезакалённый сплав АМгЮ нагревам до температур выше 170 °С при продолжительности выдержки более 30 минут.

Список литературы

1. Ф. В. Гречников, В. В. Уваров, Г. В. Черепок, Е. А. Носова. Перспективы промышленного производства высокомагниевого алюминиевого деформируемого сплава. Известия Самарского научного центра РАН, том 2, №1,2000.

2. И. И. Новиков. Теория термической обработки металлов. Изд.З-е. М.: Металлургия, 1978. - 302 с.

Источник - "Вестник Самарского Государственного Аэрокосмического университета имени Академика С.П. Королёва", выпуск №1, печатная версия.

Полную версию статьи со всеми чертежами, формулами и приложениями см. в печатной версии журнала.

https://zalivunet.ru оценка ущерба после залива оценка ущебра от залива и затопления.
© 2024 Образовательный портал Самарской области