Способ термической обработки алюминиевых сплавов

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, преимущественно легированных элементами с высокой реакционной способностью, включающий отжиг в присутствии фтористых соединенийj отличающийся тем, что, с целью снижения содёржанотя водорода в полуфабрикатах и уменьшения пористости в сварных соединениях, в качестве фтористых соединений используют фториды металлов с температурой плавления или Сублимации выше температуры отжига.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (192 (112

3(512 С 22 F 1 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3279175/22-02 . (22) 27.04.81 (46) 07.04.84: Бюл.9 13 (72) В;Н.Мироненко, E.Â.Буланый, В.С.Евстифеев, В.Н.Плиско, Г.И.Кото-. ва, М.Д.Пырьева и П.A.×åðíûàîâ (53) 621.785.06(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 22 290955, кл. С 22 F 1/04, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

22 581166, кл. С 22 F 1/04, 1975.

3. Алюминий, металловедение, о6работка и применение алюминиевых сплавов. M., "Металлургия", 1972, с.19. (54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОИ ОБРАБОТКИ AJltOMHHHEBblX СПЛАВОВ, преимущественно легированных элементами с высокой реакционной способностью, включающий отжиг в присутствии фтористых соединений, отличающийся тем, что, с целью снижения содержанчя водорода в полуфабрикатах и уменьшения пористости в сварных соединениях, в качестве фтористых соединений используют фториды металлов с температурой плавления или сублимации выше температуры отжига.

1084334

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к термической обработке при производстве сварных конструкций.

Известен способ термической Обработки сплавов на основе алюминиия, заключающийся в проведении отжига при 300-300 С в течение 3-12 ч перед последующим нагревам до температур свыше 300 С для снижения газовой по0 ристасти в полуфабрикатах (1 ), Однако указа. нный способ не эффективен для снижения газовой пористости сварных соединений при последующей сварке полуфабрикатов из алюминиевых сплавов, легированных литием и други-. ми элементами с высокой реакционной

cIIoco : tI ос тью. Это связано с тем, что содержа-.èå водорода в металле, абуславливающее паристость, B результате такай обработки практически не снижается в связи с - î.ðìîæåíèåì процесcà 20 усиленногo образования сложной окиснай пленки на поверхности металла, эффективно адсорбир.ющей ==-ë"àãó и препятствующей выходу водорода, а также с явлениями высоко-25 температурного окисления и более прочной связью водорода с его "ловушками", в частности в гидридах. Эффект торможения усиливается при повышении влажкости атмосферы печи, увеличении тем-щ пературы и длительности отжига.

Известен также способ отжига полуфабр -:::., †:.>Ов в вакууме при 400-580 С для :.; .;:ения пористости в сварных соедин...- и>-х сплавов, содержащих элеtv =-нr" -.: с высокой реакциОннОй спасОбQ наса вслсдствие натекания воздуха <а .нутренний объем печи при осущ;- .=:твлении этого способа имеет место тормажени=. прапесса дегазации. Это привалит к нестабильным результатам дегазаци,-; в прамьплленных вакуумных печах :; =.í«.èæàåò эффективность способов — связи со сложностью герметизации вакуумной системы промыш- 45 лепнога оборудования. Причем при натекании свыше 0,-4 л-Па/с м дегазация практически вообще не происходит.

Наиболее близким па технической сущности и достигаемому результату к предлаженномУ явЛяЕтся сПоСОб термической «:: работки.сплавов на основе алюминия, t!i:.пинающий ОтжиГ при BBe— денни в пространство печи легкоразлагающихся фтаристых соединений.

Напр-;-:r.!eр, листы отжигаются при те,nepa.r уре cvыше 400 С в атмосфере печи, содержащеи легкоразлагающиеся

Фториды бора. При этом из металла удаляется большая часть водорода (3 ).Оо

Недостаток указанного способа заключается в том, что он не обеспечивает снижения содержания водорода и паристасти сварных соединений в сплавах„. легированчых элементами с 65 высОкой реакционной способностью (например Li, Mg). Это связано с тем, что использование газообразных фторидав бора связано со сложностью технолсгического оборудования для обеспечения высокой герметичности рабочего объема печи и смежных агрегатов.

При -га осуществлении имеется высокая вероятность недостаточной герметичности оборудования и попадания токсичных газообразных фторидов в производственные помещения. При обработке в открытых печах, кроме того,. вследствие высокой летучести агента он легко удаляется из зоны реакции, снижая эффективность дегазации.Практически невозможно точное определение необходимого количества агента.

Недостаток его приводит к неполной дегазации. Избыток ускоряет разрушение футеровки, нагревателей, уплотнений, приводит к загрязнению среды и ухудшению качества поверхности обр аб атыв аемых де т алей .

Цель изобретения — снижение содержания водорода в полуфабрикатах и уменьшение пористости в сварных соединениях.

Поставленная цель достигается тем, что отжиг полуфабрикатов проводят в присутствии фтористых соединений, а в качестве Фтористых соединений используют фтариды металлов с температурой плавления или сублимации выше темпера. туры отжига.

Эффективность предлагаемого способа термообработки обусловлена следующими факторами.

Слой материала засыпки, покрывающий поверхность полуфабриката, препятствует доступу кислорода воздуха к металлу и препятствует его окислению.

Фторид, гидролизуясь, связывает пары воды, находящиеся в воздухе, и водород, выделяющийся из металла, снижая парциальное давление водорода на поверхности полуфабриката и равновеснуо растворимость водорода в сплаве, способствуя диффузии водорода из объема к его поверхности, а восстановленный из фторида металл связывает ,кислород, тем самым предотвращая окисление поверхности полуфабриката.

Пленка на поверхности металла, представляюща» собой дополнительный диффузионный барьер для водорода,разрушается при взаимодействии с фторидом. Например, для сплава 01420, имеющего на поверхности пленку состава M@0-Li200>, проходит реакция nLi<С03+2NeFn 2nLiF +Me 0 + п00 т

2 Ъ 2

nMrO + 2MeFn nMgF2+ i! e2On

При осуществлении предлагаемого способа во взаимодействие с водородом металла и влагой воздуха вступа1084334

1кКр гидролиза (500 С ) Температура клав- Упругость пара, ления (сублимации), мм.рт.ст. С (при 400 С) Фторид (1256) AlF

10-Ь

-2,,8

-1,7 (-1,5) BeF

552

0,1 (872 ) ЕпУ2 (910) ZrF

0,1

0,5

NbF

760

-1,7 (-101}

BF3

Фторборт аммония

126

-1,3

860

MnF2

-4,6

10 6

10 r

807

-1,8

UF2

770 ет строго соответствующее их концентрации количество фторида, тогда как остальной фторид остается инертным и практически не расходуется, т.е. достигается авторегулирование процесса. Возможно также осуществление отжига в присутствии фторидов металлов с температурой плавления или суб. Иэ приведенных в табл.1 данных следует, что легко гидроли зирующимися (1gKp-3) фторидами металлов с температурой плавления или сублимации 40 выае температуры отжига (450-470 C) являются AlF3, BeF2 Епр2 ЕГЕР

Р 2

Примеры осуществления отжига..

Отжигу подвергают листы толщиной

10 мм иэ алюминиевого сплава 01420 (алюминий, 5,0% магния, 2,0% лития, 0,4% марганца, 0,15% циркония). лимации выше температуры отжига со смесью веществ, инертных к отжигаемому сплаву.

В табл,1 приведены температуры плавления, упругость пара и lgKp реакции гидролиэа выбранных фторидов металлов. Таблица 1

Режим о тжи ra и и с поль з уемые ф ториды металлов приведены в табл.2.

После отжига образцы подвергают упрочняющей термообработке (закалке о на воздухе с температуры 450 С и искусственному старению по режиму

120 С, 12 ч) и сваривают электроннолучевой сваркой, Результаты контроля качества и механических свойств сварных соединений приведены в табл. 2.

1084334

° Х I (((я х»О оmхо

Цжээхц хоииох ааевх! хи I

ОхйОХХ9.1

ОФФХ41

m4VXmy

СЧ!

I I

19 ! х" (б й5 (х б

"!о + х

1»

СЧ Р

Ю с о

С Ъ

EA lA ш сО с \ оо

1 ((l O ((Ъ 00 с оо

1 оо

Сс О\ с оо х I !

99!Х I ХХ цр! э х w &» а ц х loaoudIxex ,б(х х а 0-m z o e

Э и Х 0 Х 0 Х ((Ъ о шо с ос ч

I Е» I

1u ee

1О 5х1Х ! х zgZ !

О ФЕСб

1D.mo х

Ir» u u m

r o с с

С0 РЪ

СЧ РЪ

1 ct 00 ((Ъ».»

СЧ С Ъ

r a с с ош

РЪ M

СЧ r с

0О С (Ч Р

D 3 охо !

»C(Ц

93/

zoo хха

Х О 1

vu et

1 с» О9(бХ Е - сЧ

zzz so ÿ

D,a 0 D 8

ОХ -XOIЦО !

*! I: u u l". и ц ха е ио хЦсхХ

Р» 9 Х»

2z 5оо

5 а о!бц

О схе. дд»vы"

I (б

1

v х а

Ф

Е» (б

0 (б

Х е.о

2 «Ц х р Ю. )

g2

g D,СЧ

Ф ЙСЧ х ы ххах.!

A 9 р ц 9(ч ое иоаь е х о

«: 0 И»"»

Э I Й1 аo

I(d 4 B fr(M (б

I(D (d S 1 (О ! ох Ке(I а L »-(с(ъ

lr» (d O X 1( н

1 I

L — — ч

I

00 Й о сч с с оо

r» в ео с.о» (Ч CO C(бЪ с оо

ФО(Х

1 (X (б

1 u D,D I

ОЕ(00

l r o»D

1 — — ——

I(l ОЪ

СЧ Ul с оо!

ОЪ СЧ

Ш СЧ с

Ю»"»

1 о (Ч ш (ч с

Ю rl

CO СЧ ! 00 с

Ю»-»

1

I Ц о ! Хе

1ио жх

1 бЪ СЧ ш сч с с о»

m o Ф 00 с оо

I (d

1Х

I S с (б» Ъ

II» Ф(х Х

I (d и с

Q СЧ с с

СЧ сУ

СЧ с

Ф

m Ф

I (dХ

1!Цх

I (d с ! х 1

I Å» Э

01а

1 СС(Ь

Е х

1 1 (б

19 I э а

1(((» 1 !б»

1 ZIu ! 9(бо

1eiа ю о

lO C

1О О

IX

10 (б

19 Х 4

I Е» Х

1 Х М

IlD Х Н

IO I O

1u о

10(О Х

1И ФХ

lv а(0

1 н

11 ! х A !.а е. !

1:: и и

19

IХ ! х

1 (б

Iф 4

ID !

Фо !

Цо ! о

10, 10Ъ и

I A5

Ik

1. 1(О

-10 ! о

Ig

1и

lg

IХ

I I»

1и

19

Im

1 (О

1Х

I I

D,êu о о х

I-(Хо !»

Е Он Э

95! е х био.

1мхрк (d(d9 Ца

Оъай(09 о ое

ra(Dmmu с.

1 сч Х ак о ох -x

I X CCl P С»Ъ Цфб

Е Я0ъо (б (б Х &

z! wuu аее о о ае» х о

rrIIO mr 9

I х 1 еео

rm 9

I» (D хи о ои х»я

X IC»0

»v w

»х э

Х (d u (((Ф хо аь х о

1 0 а

elo

1» (d (б49 Х х х

400

Эбъ 03

НсХ(б

Я сч r»( (d Ф Ф

Р 9 D» I»

ХХ»0(б хoо

99ОО

Х (0»0

»О о о о

И о

Р»

C!.c V

;0 ЯО х л х:e гЕХ00

Х И

02 и си

Ц(б Ц

Эm g а °

ВШ 6»

Ю х

o c! са Х О

МBD

» Э

Ц &

m 0

coo

r» m X

1»

m u rd

1.084334

Ið

1 Н!

Н 63

»»I

o m!

Н« ои! х 1

m х»c) Р» Х О

ХЭ 633 онно афох

Хох о е

mr.vX

1 Н

Э

»» о m н н о и

l !

Ц с н хе х 6w

6 g4 t

°

Ц

I0 . Э н о ххц

3 5 а хжо оан (Ч

CD

6l х!

I х Ф

О! х ф х ое

» вн! х!

ВхР На х

61

gl

4I о

1 о оо

l C3I

Ю Ю

lA !

Ю а

I !

I

Э Cd

I Р«ХХЦ

Р нацОVР«ЭХ ао m о х ихоох

ln Ch

Ъ

Ю an мм

mo с-»»3 м м

»»3 х н

v х а

Э е а

»33 х

1 н

Э 1 х 1

1 а I о

Ф

K а о

Э 1 ао

III r «

»О П3 Ф ох а

М Р3 О о

Ц 1

Я т 3

Щм Р3

I o

6<

Х »3a

Хф»О и оо

»О W

i Ю C 3 ! с оо

О1 О1 ом с оо

1ЕО!Х

1 Ц Я III

3 vn,ан ! ОЭОО

1 аИ Н О О е

Х 4

c»I o

34 о а

Э

1 00

%1 т1 с оо

9Ю

Ю СЧ с с оо

l »33 о» ъ с оо

I 1

I Ц

1 О ! Хе ! vo

I è, 1

C3I»Ч О»Ч

1 с с о»

СЧ с» LO M с с

Ю rl

»Ч»-»

\О с3 с ъ о»

v v о

»33

I .4»!

Ю rl

»О 1 с с оо

»-» (Ч

an w с оо т"» nl

»»3 3 оо

»»3

Х 1

6 91и н э 1 3

»»3 Х I

1 ов со

CD c

»Ч О

I I ф

Ц с

I m 9

1 СС!

I Р х

1 С»!

I 4 1

1 K

1 Н I Э

lо1а

I I .gl

1 с

1 34 1 1»»3

1 э I э а

1-ь1 и»u

1 1ЕнО

1 I 6»»3

1 1-е-» а

Мз

1 о (%-»

1 о аА Р

Э 1

3 Н о хне о»н хое

K K."

»L а

М»О

»33 Х

m x х х

I!3 Р m

1 1 э,! х

3 Н

v ы

33 Н Р«

О»«0

»йао о

3Р ОХ 64 е Р3 аР3 х.хйэ

333 Р Р3 В М»3з

Э 1 и н о

Х Н Р« о: н хое

Ках

»иа ф ° g х х

333 » Р3

О 0

03:

О О Р3

Е»4 а х эх% н хо ойы оох

o m

4»»3

1-и а

I" 1

1 Х а

I аэи

1-3Х И

1

1 о

1 3

cl

-т

1»ч

lm н 331 ОЭ !

ЭКЮ»чх авиа ох

lsI 1-XO

1»3«Х Б Ql

1Е Р »ч > Э

>IO Фгч ЦВ, ои -mv

ООО IQal t ol a

1

«м

1 1

9 I Ф 1

Д дн о ,хнщ..хне

Z О»НИ 0»I Z о ххо. ыхо

О ХОЭО 5060 э »ахф »ахе

Р3»L р Р3 4»4 аф

4 Х IO 3C IO

»33 Р3 + "3 Р3»Ч »Ч Р3 Х Гт»-» Р3 L 33»-» г» Х Х I» м g Х с

<»» 3 133 р Р3 t4»О 333 .Р m. И 3

»Ч т-» »1

ЯР I с с1

Ю all

1 I т-1 СЧ

In I l ъ с!

oo1

1 Э

1 Ц

1 Ф

1 а

I I 4 оc31 0 со« о 1 6

»чю1 Х

1 и ! v

1 О

° 3 1 х

СЧ I

1 О ! 0I

I 3»

1 Н

I Х

Ю I 6

an

I Х

1В ! e

1 9

1 О

1 Х

1 Х о

О 1»О

Э I .,д

Р3 41

13

I an! «» о 33

I .1 .! I

1084 334

Составитель А.Зенцов

Редактор A,Äîëèíè÷ ТехредИ.Метелева Корректор И.Муска

Заказ 1930/21 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал IIIIII "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4

Как видно иэ табл. 2, предлагаемый способ позволяет практически полностью устранить пористость сварных соедичений.

Снижение пористости в случае обработки по предложенному способу позво- 5 ляет повысить прочность сварных соединений в среднем на 20%.

Достоинством предложенного способа является его простота и доступность.

Для его реализации не требуется спе- IQ циального оборудования, отжиг может проводиться в любых печах с воздушной и др. атмосферой, полуфабрикаты помешают в печь в контейнере, причем применение фторидов с низкой упругостью пара при температурах процесса (например, давление пара при 500 С составляет менее 10 Па) позволяет не выходить эа рамки ПДК для производственных помещений.

Технико-экономическая эффективность от внедрения предлагаемого способа заключается в повышении прочности и надежности сварных соединений, а также в снижении затрат, связанных с дегазацией металла.