Способ обработки полуфабрикатов из сплавов системы алюминий - магний - литий - скандий

 

Способ обработки полуфабрикатов (плит) из сплавов системы Al-Mg-Zi-Sc включает проведение последней горячей деформации сляба на плиту при 360 - 420°С с последующей закалкой плит в две ступени. Первая ступень проводится с температуры нагрева под закадку 470 - 480°С с охлаждением в воде, время выдержки при нагреве под закалку определяется из расчета 15 - 45 мин на 20 мм толщины плиты. Вторая ступень проводится при температуре нагрева под закалку 445 - 465°С с выдержкой в 1,2 - 2,0 раза большей, чем выдержка при первой ступени закалки с последующим охлаждением плит до 150°С со скоростью 0,8 - 1,5°С, причем между первой и второй ступенями закалки проводят правку плит с остаточной степенью деформации 1,5 - 3,0%/с. Способ также отличаеися тем, что искусственное старение проводят при температуре 115 - 125°С в течение 7 - 24 ч. Применение предложенного способа азготовления плит из сплава системы Al-Mg-Zi-Sc обеспечивает повышенную надежность и высокие ресурсные характеристики деталей ответственного назначения авиационных конструкций, а именно: малоцикловую усталость при напряжении 16 кгс/мм² - 180 - 200 циклов, склонность к коррозии при постоянном напряжении в высотном направлении полуфабриката более 12 кгс/мм². 2 табл.

Изобретение относится к металлургии цветных сплавов, а именно к термомеханической обработке плит из сплавов системы Al-Mg-Zi-Sс, и может быть использовано на металлургических и машиностроительных заводах.

Известна термообработка плит из сплава АК4-1 системы Al-Cu-Mg-Fe-Ni включающая: горячую деформацию слитков при температуре 360-470^оС до получения плиты, упрочняющую термическую обработку - закалку с температуры 525-535^оС и искусственное старение по режиму: 190-200^оС в течение 24 часов [1].

Одним из недостатков является то, что сплав АК4-1 после термической обработки имеет недостаточно высокий предел прочности, и кроме того, он обладает достаточно высоким удельным весом.

За прототип принят способ обработки плит из сплава 1440 системы Al-Cu-Mg-Zi включающий: горячую прокатку при температуре 430-480^оС, закалку с температуры 525-535^оС с охлаждением в воде, правку растяжением с остаточной степенью деформации 1,5-3,0% и окончательное искусственное старение при температуре 165-175^оС в течение 18 час [2].

Сплав 1440 является несвариваемым, имеет больший (2,56 г/см³) удельный вес по сравнению со свариваемым сплавом 1421 системы Al-Mg-Zi-Sc, у которого удельный вес 2,49 г/см³.

Способ термической обработки, используемый для сплава 1440, не должен быть применен при изготовлении плит из сплава системы Al-Mg-Li-Sc, поскольку не дает возможности получения оптимального комплекса механических свойств, особенно в высотном направлении, в сочетании с высокими значениями малоцикловой усталости и коррозионной стойкости.

Целью данного изобретения является обеспечение оптимального комплекса свойств: малоцикловой усталости (МЦУ), вязкости разрушения (К1с), коррозии под напряжением (σ_кр) при высоких механических свойствах, включая высотное относительное удлинение для сплавов системы Аl-Mg-Li-Sc. Поставленная цель достигается применением: 1. горячей деформации плит на последнем проходе при температуре 360-420^оС; 2. закалки плит в две ступени, где: первая - проводится с температуры 470-480^оС с охлаждением в воде, предварительная выдержка при температуре закалки выбирается из расчета 15-45 мин на 20 мм толщины плиты; вторая - проводится с температуры 445-465^оС с выдержкой при этой температуре в 1,2-2,0 раза большей, чем при первой ступени закалки, со скоростью охлаждения 0,8-1,5^оС/сек в интервале температур 445-150^оС. Между первой и второй ступенями закалки проводят деформацию плит с остаточной степенью 1,5-3,0%; 3. искусственного старения закаленных плит при температуре 115-125^оС в течение 7-24 часов.

Применение предложенного способа изготовления плит из сплава системы Al-Mg-Li-Sc обеспечит повышенную надежность и высокие ресурсные характеристики деталей ответственного назначения, например, деталей обшивки фюзеляжа, крыла, силового набора изделий авиационной и космической техники.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ АЛЮМИНИЙ - МАГНИЙ - ЛИТИЙ - СКАНДИЙ, преимущественно плит, включающий горячую деформацию слитков на плиты, последующую закалку и старение, отличающийся тем, что, с целью повышения малоцикловой усталости механических свойств, коррозионной стойкости под напряжением, последний проход при горячей деформации проводят при 360 - 420^oС, закалку осуществляют в две ступени: первую ступень проводят с температуры 470 - 480^oС с охлаждением в воде и временем выдержки при закалочной температуре 15 - 45 мин на 20 мм толщины плиты, а вторую - с температуры 445 - 465^oС после выдержки, в 1,2 - 2 раза большей времени выдержки при первой ступени, с последующим охлаждением до 150^oС со скоростью 0,8 - 1,5^oС /с, причем между первой и второй ступенями закалки проводят деформацию плит с остаточной степенью 1,5 - 3,0%.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что старение проводят при 115 - 125^oС в течение 7 - 24 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2