Способ обработки магниевых сплавов и изделие, выполненное этим способом

 

Изобретение относится к области машиностроения и авиастроения и может быть использовано при изготовлении деформированных полуфабрикатов из магниевых сплавов. В предложенном способе, включающем нагрев литой заготовки, ступенчатую деформацию и охлаждение на воздухе, согласно изобретению нагрев заготовки проводят перед каждым переходом ступенчатой деформации, ступенчатую деформацию заготовки осуществляют с суммарной степенью деформации 94,0-99,5%, а после охлаждения заготовки на воздухе проводят окончательный нагрев до 370-420^oС в изотермических условиях и окончательную деформацию со скоростью 1•10^-4-2•10^-2 с^-1. Нагрев литой заготовки перед каждым переходом ступенчатой деформации осуществляют до 280-420^oС. Предложено также изделие, выполненное заявленным способом ступенчатой деформации магниевых сплавов. Способ позволяет повысить уровень предела текучести и снизить анизотропию прочностных свойств деформированных полуфабрикатов магниевых сплавов, а также изделий, полученных из них, при сохранении значений предела прочности. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области машиностроения и авиастроения и может быть использовано при изготовлении деформированных полуфабрикатов из магниевых сплавов, предназначенных для изделий авиакосмической техники и машиностроения (детали кресел, окантовка кабины пилота, декоративные детали салона, а также несущие детали: кронштейны, качалки и др.).

Известен способ обработки сплавов на магниевой основе, включающий нагрев до температуры растворения упрочняющих фаз, охлаждение и деформацию, в котором при сокращении длительности обработки нагрев и охлаждение проводят многократно, при этом нагрев сплава ведут со скоростью 50-60^oС/мин, охлаждение проводят до 200±10^oС, а деформацию осуществляют при температуре последнего нагрева с последующим охлаждением в воде. Деформацию осуществляют в два этапа, первый этап проводят при охлаждении перед заключительным нагревом, а второй - при температуре последнего нагрева с последующим охлаждением в воде (а.с. СССР 1033569).

Недостатком этого способа является увеличение анизотропии прочностных свойств деформируемых полуфабрикатов, что не позволяет получать из них изделия, работающие в условиях нагружения в поперечном и высотном направлениях, что сужает возможности применения магниевых сплавов.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ обработки магниевых сплавов, включающий нагрев, ступенчатую деформацию и охлаждение, в котором нагрев проводят до 280-360^oС, деформацию проводят, по крайней мере, с одним дополнительным переходом, при этом все переходы деформации проводят с одного нагрева непрерывно друг за другом со скоростью (2•10^-1-6•10^-2)с^-1 и суммарной степенью деформации 88-93%, а охлаждение осуществляют на воздухе (патент РФ 2148104).

К недостаткам способа-прототипа следует отнести невысокий уровень предела текучести и значительную анизотропию прочностных свойств деформированных полуфабрикатов, что не позволяет изготавливать из них изделия, работающие в условиях действия нагрузки в направлении поперек волокна.

Технической задачей изобретения является повышение уровня предела текучести и снижение анизотропии прочностных свойств деформированных полуфабрикатов магниевых сплавов и изделий, выполненных из них, при сохранении значений предела прочности.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен способ обработки магниевых сплавов, включающий нагрев литой заготовки, ступенчатую деформацию и охлаждение на воздухе, в котором нагрев заготовки проводят перед каждым переходом ступенчатой деформации, ступенчатую деформацию заготовки осуществляют с суммарной степенью деформации 94,0-99,5%, а после охлаждения заготовки на воздухе проводят окончательный нагрев до 370-420^oС в изотермических условиях и окончательную деформацию со скоростью (1•10^-4-2•10^-2)•с^-1. Нагрев литой заготовки осуществляют перед каждым переходом ступенчатой деформации, нагрев необходим для подготовки структуры к последующей деформации, предпочтительным следует считать температурный интервал 280-420^oС.

Предложено также изделие, выполненное заявленным способом обработки магниевых сплавов.

Авторами установлено, что нагрев литой заготовки перед каждым переходом ступенчатой деформации при достижении суммарной степени деформации 94,0-99,5%, а после охлаждения заготовки на воздухе проведение окончательного нагрева до 370-420^oС в изотермических условиях и окончательной деформации со скоростью (1•10^-4-2•10^-2)•с^-1, создают необходимые условия для формирования особого структурно-фазового состояния деформированных полуфабрикатов магниевых сплавов, причем выбор температурного интервала нагрева заготовок перед каждой ступенью деформации обусловлен температурой фазового перехода сплава и может меняться в достаточно широких пределах. Это состояние характеризуется отсутствием выраженной текстуры деформации, наличием ультрамелкодисперсных упрочняющих фаз и мелким равноосным зерном. Сформированное структурно-фазовое состояние сплавов способствует повышению значения предела текучести и снижению анизотропии прочностных свойств деформированных полуфабрикатов. Температурный интервал 280-420^oС является предпочтительным для достижения технического результата.

Примеры осуществления Заготовки низколегированного магниевого сплава системы Mg-Zn-Zr были подвергнуты ступенчатой деформации с толщины 50 мм до толщины 1,5 мм. При этом температура нагрева перед каждой ступенью деформации составила 370±10^oС, суммарная степень деформации 97%.

Полученные промежуточные полуфабрикаты охлаждали до комнатной температуры, потом нагревали до 390±10^oС и окончательно деформировали в изотермических условиях со скоростью 1•10^-3•с^-1.

В таблице приведены свойства деформированных полуфабрикатов, изготовленных по предлагаемому способу и способу-прототипу.

Предлагаемый способ обработки по сравнению со способом-прототипом, как следует из таблицы, имеет следующие преимущества: - уровень предела текучести деформированных полуфабрикатов из магниевых сплавов повышается на 10-40%; - коэффициент анизотропии прочностных свойств снижается: - по пределу прочности в 1,5-2,0 раза, - по пределу текучести в 1,8-2,0 раза.

При использовании предлагаемого способа обработки магниевых сплавов снижается вес изделий, повышаются их эксплуатационная надежность и ресурс.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет получать изделия из магниевых сплавов, обладающих повышенными прочностными и технологическими свойствами, малой анизотропией прочностных свойств, что повышает ресурс и надежность этих изделий, снижает их вес и расширяет возможности применения магниевых сплавов.

Формула изобретения

1. Способ обработки магниевых сплавов, включающий нагрев литой заготовки, ступенчатую деформацию и охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что нагрев заготовки проводят перед каждым переходом ступенчатой деформации, ступенчатую деформацию заготовки осуществляют с суммарной степенью деформации 94,0-99,5%, а после охлаждения заготовки на воздухе проводят окончательный нагрев до 370-420^oС в изотермических условиях и окончательную деформацию со скоростью 1•10^-4-2•10^-2 с^-1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев литой заготовки перед каждым переходом ступенчатой деформации осуществляют до 280-420^oС.

3. Изделие из магниевых сплавов, полученное способом ступенчатой деформации, отличающееся тем, что оно выполнено способом по п.1 или 2.

РИСУНКИ

Рисунок 1