Способ термомеханической обработки тонкого листа из алюминиевых сплавов, содержащих литий

 

Способ термомеханической обработки тонкого листа из алюминиевых сплавов, содержащих литий, включает предварительную термическую обработку, последующее пластическое деформирование в холодном состоянии и искусственное старение на окончательной операции технологического процесса. Пластическое деформирование сплавов системы алюминий - медь - литий ведут в условиях сжато-напряженного состояния материала, одновременно прилагая к очагу наибольших пластических деформаций усилие растяжения со степенью остаточной деформации 1,0 - 1,5%. Искусственное старение проводят по двухступенчатому режиму при T₁ = 120 - 135^oС, выдержка 2 - 5 ч, T₂ = 145 - 160^oС, выдержка 15 - 25 ч. Способ может найти применение в машиностроении при изготовлении деталей, в частности гнутых профилей, из тонких листов алюминиевых сплавов, содержащих литий.

Изобретение относится к термомеханической обработке легких сплавов и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей, в частности гнутых профилей, из тонких листов сплавов системы Al-Cu-Li, Al-Mg-Li.

Известен способ низкотемпературной термомеханической обработки (НТМО) сплава системы Al-Mg-Li (сплав 1420), по которому проводится закалка материала с охлаждением в воде, изготовление листовых деталей штамповкой с последующим искусственным старением при разных температурах (120-250^оС) и времени выдержки при старении [1] Недостатки способа: в интервале температур старения 180-190^оС, которые наиболее приемлемы для алюминиево-литиевых сплавов, с увеличением времени старения постепенно снижается относительное удлинение δ при отсутствии практически прироста предела прочности σ_в и предела текучести σ_0,2 При проведении закалки, затем деформации растяжением, последующем искусственном старении σ_в практически не повышается, а δ значительно снижается при различных режимах НТМО.

Известен способ обработки алюминиевых сплавов с литием, включающий закалку, холодную деформацию растяжением и искусственное старение [2] Недостатки способа: режим старения недостаточно определенный, что при разных его условиях значительно повлияет на характеристики прочности и пластичности материала; весьма широк интервал остаточной степени деформации при растяжении, в таком интервале возможно заметное изменение механических свойств, например, при стесненном изгибе эти свойства снижаются; нет определенности по использованию других видов предварительной и промежуточной термообработок.

Известен способ НТМО сплава системы Al-Cu-Li, при котором с увеличением степени деформации при НТМО и содержания легирующих элементов повышаются прочностные характеристики и уменьшается пластичность в состаренном состоянии. Способ принят в качестве прототипа.

Недостаток способа недостаточный прирост прочностных свойств всего на 15% при деформации перед искусственным старением до 5% а при деформации до 10% всего на 3% со снижением относительного удлинения до 1,5-2,0% При деформации растяжением в пределах 1% и искусственном старении при 180^оС в течение 24 ч прочность не превышает σ_в 400 МПа при удлинении δ= 3,5-5% что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к конструкционным материалам.

Цель изобретения повышение прочностных характеристик при сохранении пластических свойств материала.

Сущность изобретения в том, что в способе термомеханической обработки тонкого листа из алюминиевых сплавов, содержащих литий, включающем предварительную термическую обработку, последующее пластическое деформирование в холодном состоянии и искусственное старение на окончательной операции технологического процесса. Пластическое деформирование сплавов системы алюминий-медь-литий ведут в условиях сжато-напряженного состояния материала. Одновременно прилагают к очагу наибольших пластических деформаций усилие растяжения со степенью остаточной деформации 1,0.1,5% а искусственное старение проводят по двухступенчатому режиму при t₁ 120-135^оС, выдержка 2-6 ч, t₂ 145-160^оС, выдержка 15-25 ч.

Способ выполняют следующим образом. Листовую заготовку толщиной S_o 1,5-1,8 мм подвергают закалке при температуре, например, 525 +5^оС, затем деформируют не позднее чем через 4-6 ч после закалки, например профилируют в роликовом вращающемся инструменте, создавая в очаге деформации сжато-напряженное состояние материала. На выходе из роликов к заготовке известным способом прикладывают усилие правки (растягивающее), обеспечивая степень деформации в пределах 1,0-1,5% Впоследствии деталь подвергают искусственному старению при температуре t₁ 120-135^оС с выдержкой 2-5 ч + t₂ 145-160^оС, выдержка 15-25 ч.

П р и м е р. Ряд листовых заготовок из рулонной ленты толщиной S_o 1,2 и 1,8 мм из сплава 1451, содержащего ≈ 3% меди, ≈1,5% лития, деформировали в холодном состоянии через 3-4 ч после закалки, проводимой при 525^оС, выдержка 20 мин, охлаждение в воде, в роликовом инструменте с замкнутым калибром на волочильно-прокатной установке ВПУ-120/7,5, обеспечивая пластическое течение металла в зонах сгиба. Благодаря наличию в конструкции ВПУ-120/7,5 калибрующей роликовой пары, установленной за формующими роликами, в зоне больших пластических деформаций с их помощью прикладывали усилие растяжения со степенью деформации до 1,5% обеспечивая прямолинейность выходящего профиля. Профили проходили искусственное старение при температуре t₁ 125^оС, выдержка 3 ч + t₂ 150^оС, выдержка 20 ч.

Листовая заготовка из ленты, полученной методом рулонной прокатки в холодном состоянии, имела механические свойства σ_в 215-245 МПа, σ_0,2 200-215 МПа, δ ≈ 2% в закаленном и состаренном состоянии (Т1) σ_в 425 МПа, σ_0,2 340 МПа, δ ≈ 10% Испытания образцов на растяжение показали средние значения σ_в 513 МПа. σ_0,2 475 МПа, δ 8,8% σ_0,2/σ_в=0,926. Значения механических свойств по техническим условиям для данного материала ТУ1-92-119-87 σ_в 480-490 МПа, σ_0,2430 МПа, δ= 6% σ_0,2 /σ_в 0,84.

Формула изобретения

СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТОНКОГО ЛИСТА ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЛИТИЙ, включающий предварительную термическую обработку, последующее пластическое деформирование в холодном состоянии и искусственное старение на окончательной операции технологического процесса, отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных характеристик при сохранении пластических свойств материала, пластическое деформирование сплавов системы алюминий-медь-литий в условиях сжато-напряженного состояния материала, одновременно прикладывают к очагу наибольших пластических деформаций усилие растяжения со степенью остаточной деформации 1,0 - 1,5%, а искусственные старение проводят по двухступенчатому режиму при T₁ = 120 - 135^oС, выдержка 2 - 5 ч, T₂ = 145 - 160^oС, выдержка 15 - 25 ч.