Способ изготовления катаных изделий из деформируемых термически неупрочняемых сплавов системы алюминий - магний

Авторы патента:

Слюсаренко Александр Лукич (RU)

Дриц Александр Михайлович (RU)

Царев Михаил Васильевич (RU)

Соседков Сергей Михайлович (RU)

Хромов Александр Петрович (RU)

C22F1/04 - алюминия или его сплавов

Владельцы патента RU 2483136:

Закрытое акционерное общество "Алкоа Металлург Рус" (RU)

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу термомеханической обработки деформируемых термически неупрочняемых алюминиевых сплавов системы алюминий - магний, получению в результате обработки катаных изделий, например плит и листов, и может быть использовано в транспортном машиностроении, судостроении, авиакосмической технике. Способ включает отливку слитков, гомогенизацию слитков в две стадии: первую из которых проводят при температуре 445-475°С в течение 3-8 часов, а вторую - при температуре 490-540°С в течение 2-8 часов при скорости нагрева на второй стадии менее 30°С/ч, горячую прокатку с температурой ее окончания не ниже 360°С, холодную деформацию и низкотемпературный отжиг при температуре от 25 до 330°С с выдержкой от 10 минут до 720 часов. Изделия, изготовленные заявленным способом, имеют минимальную анизотропию механических свойств и улучшенные характеристики сопротивления межкристаллитной и расслаивающей коррозии. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

Сплавы системы алюминий - магний относятся к группе деформируемых сплавов, не упрочняемых термообработкой. Основным компонентом сплавов этой группы является магний. В небольших количествах в качестве добавок наиболее часто применяются титан, цирконий, хром, кремний, бериллий. Сплавы обладают хорошей коррозионной стойкостью, однако с увеличением содержания магния, особенно выше 4-5 мас.%, сопротивляемость коррозионному разрушению снижается из-за образующихся в результате термомеханической обработки сплошных нитевидных выделений по границам зерен β-фазы (Al₃Mg₂). Такое расположение β-фазы приводит к межкристаллитной коррозии в процессе эксплуатации изделий из сплавов этой группы. Сплошное выделение β-фазы можно предотвратить применяя термическую обработку, приводящую к равномерной гетерогенизации структуры.

Известен способ изготовления броневых плит из сплавов системы алюминий - магний, который включает следующие операции: отливку слитков, гомогенизацию слитков, и/или нагрев до температур горячей прокатки, горячую прокатку, первую холодную деформацию, отжиг при температурах ниже 350°С и последующую вторую холодную деформацию (WO 2008098743, C22F 1/047, 21.08.2008).

Недостатком этого способа является то, что он является трудоемким и энергоемким, а алюминиевомагниевые сплавы, полученные этим способом, имеют высокую анизотропию механических свойств, особенно по пластичности, и обладают пониженным сопротивлением межкристаллитной и расслаивающей коррозии, что снижает ресурс работы и ограничивает области применения материала.

Известен также способ изготовления полос из алюминиевых сплавов системы алюминий - магний, включающий гомогенизацию слитков при температуре 482-649°С, горячую прокатку при температуре 299-360°С, холодную прокатку, термообработку при температуре не ниже 316°С и конечную холодную прокатку (WO 2000034544, C22F 1/047, 15.06.2000). Изделия, полученные указанным способом, обладают низкими эксплуатационными свойствами вследствие того, что сплав, обработанный указанным способом, имеет невысокое сопротивление межкристаллитной коррозии.

Наиболее близким к предложенному является способ получения листа из деформируемого термически неупрочняемого сплава системы алюминий - магний, включающий отливку слитка, гомогенизацию слитка при температуре 400-530°С длительностью не более 24 часов, горячую прокатку при 500°С, холодную прокатку со степенью обжатия 20-60% с промежуточными отжигами или без них и окончательный отжиг в интервале температур 200-530°С с выдержкой от 10 мин до 10 ч (RU 2194787, С22С 21/06, 20.12.2002). Сплав, обработанный известным способом, имеет низкую стойкость к коррозионному расслаиванию и межкристаллитной коррозии, что связано с выделением по границам зерен β-фазы, а полученный в результате обработки лист обладает высокой анизотропией механических свойств.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления катаных изделий, в частности листов и плит, из термически неупрочняемых сплавов системы алюминий - магний преимущественно с содержанием магния более 4%, позволяющий получать минимальную анизотропию механических свойств (в первую очередь по пластичности) и улучшенные характеристики сопротивления межкристаллитной и расслаивающей коррозии.

Для решения поставленной задачи предлагается способ изготовления катаных изделий из деформируемого термически неупрочняемого алюминиевого сплава системы алюминий - магний, включающий отливку слитков, гомогенизацию слитков в две стадии: первую проводят при температуре 445-475°С в течение 3-8 часов, а вторую - при температуре 490-540°С в течение 2-8 часов при скорости нагрева на второй стадии меньше 30°С/ч, горячую прокатку с температурой ее окончания не ниже 360°С, холодную деформацию и низкотемпературный отжиг.

В частных случаях реализации холодную деформацию проводят прокаткой со степенью деформации до 50%, растяжением со степенью деформации от 2 до 9%, прокаткой и растяжением с суммарной степенью деформации до 35%, низкотемпературный отжиг проводят при температуре 25-330°С с выдержкой от 10 мин до 720 часов.

Технический результат достигается также катаным изделием, полученным в результате заявленного способа. Причем катаное изделие может быть выполнено в виде листа или плиты.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В процессе проведения первой ступени гомогенизации в заявленных режимах происходит растворение растворимых избыточных фаз, а на второй стадии - коагуляция нерастворимых избыточных фаз и изменение их морфологии в результате образования выделений сферической формы, а также происходит повышение равномерности распределения всех выделений в структуре сплава. Окончание горячей деформации при температуре выше 360°С позволяет получить в структуре сплава после охлаждения плит равномерное распределение β-фазы (Al₃Mg₂). В результате подобного структурного состояния при последующей холодной деформации не происходит ее локализации, что позволяет получить после окончательного низкотемпературного отжига значительное снижение анизотропии пластичности и высокие значения сопротивления межкристаллитной и расслаивающей коррозии.

Холодную деформацию плит можно проводить прокаткой или/и растяжением. Оптимальное значение холодной деформации находится в диапазоне от 5 до 35%. Отжиг после холодной деформации проводится в интервале температур от 25 до 330°С с выдержкой от 10 минут до 720 часов.

Примеры осуществления изобретения

К группе деформируемых термически неупрочняемых алюминиевых сплавов системы алюминий - магний относится большая группа сплавов серии АМг, в частности АМг2, АМг3, АМг4, АМг5, АМг6 и т.д.

В промышленных условиях отливали слитки сечением 275×1400 мм из сплава системы алюминий - магний типа АМг5 следующего химического состава, мас.%: 5,2 Mg; 0,55 Mn; 0,25 Fe; 0,15 Si; 0,0006 Be; остальное - Al.

Из полученных слитков были изготовлены плиты толщиной 25 мм. Режимы получения плит представлены в таблице 1, где 1-3 - предлагаемый способ, а 4 - способ, выбранный за прототип.

Механические свойства при растяжении определяли в поперечном и продольном направлениях по ГОСТ 1497-84. Коррозионную стойкость оценивали по ГОСТ 9.021-74 (межкристаллитная коррозия) и по ГОСТ 9.904-82 (расслаивающая коррозия). Результаты испытаний приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2
Механические свойства плит
№ п/п	Способ	Продольное направление	Поперечное направление
σ_в, МПа	σ_0,2, МПа	σ,%	σ_в, МПа	σ_0,2, МПа	σ,%
1	Предлагаемый	410	340	17,0	420	340	17,5
2	Предлагаемый	440	360	15,0	450	355	16,0
3	Предлагаемый	460	380	15,0	470	370	15,5
4	Известный	400	330	10,0	390	290	16,0

Таблица 3
Коррозионные свойства плит
№ п/п	Способ	Межкристаллитная коррозия, мм	Расслаивающая коррозия, балл
1	Предлагаемый	0	2
2	Предлагаемый	0,1	2
3	Предлагаемый	ОД	3
4	Известный	0,3	6

Как видно из полученных данных, плиты, изготовленные по предлагаемому способу, имеют анизотропию предела текучести и относительное удлинение (различие в свойствах между продольным и поперечным направлениями) в 4-5 раз ниже, чем по известному способу.

Склонность к межкристаллитной коррозии и к расслаивающей коррозии у плит, полученных по предлагаемому способу, в 3 раза ниже (т.е. коррозионная стойкость в 3 раза выше), чем у плит, полученных по известному способу. Таким образом, изготовление катаных изделий по предложенной технологии позволит увеличить надежность и срок их службы, а также расшить области применения деформируемых термически неупрочняемых алюминиевых сплавов системы алюминий - магний.

1. Способ изготовления катаных изделий из деформируемого термически неупрочняемого алюминиевого сплава системы алюминий - магний, включающий отливку слитков, гомогенизацию, горячую прокатку, холодную деформацию и низкотемпературный отжиг, отличающийся тем, что гомогенизацию слитков проводят в две стадии, при этом на первой стадии осуществляют выдержку при температуре 445-475°С в течение 3-8 ч, на второй - при температуре 490-540°С в течение 2-8 ч при скорости нагрева на второй стадии менее 30°С/ч, а горячую прокатку проводят с температурой ее окончания не ниже 360°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что низкотемпературный отжиг проводят при температуре от 25 до 330°С с выдержкой от 10 мин до 720 ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что холодную деформацию проводят прокаткой со степенью деформации до 50%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что холодную деформацию проводят растяжением со степенью деформации от 2 до 9%.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что холодную деформацию проводят прокаткой и растяжением с суммарной степенью деформации до 35%.

6. Катаное изделие из деформируемого термически неупрочняемого алюминиевого сплава системы алюминий - магний, отличающееся тем что оно изготовлено способом по любому из пп.1-5.

7. Катаное изделие по п.6, отличающееся тем, что оно выполнено в виде листа.

8. Катаное изделие по п.6, отличающееся тем, что оно выполнено в виде плиты.

Изобретение относится к области технологии получения высокотемпературных проводников в системе металл - оксид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами.

Способ повышения сопротивления усталости конструкционных металлических материалов // 2471002

Изобретение относится к области металлургии, а именно к разработке способов повышения характеристик усталостной долговечности конструкционных металлов на основе преобразования энергетической структуры материалов как на стадии производства сплавов и полуфабрикатов, так и в эксплуатации.

Способ изготовления пустотелых изделий // 2469121

Изобретение относится к способу изготовления пустотелых изделий из алюминиевых сплавов. .

Способ получения сверхпластичного листа из алюминиевого сплава системы алюминий-литий-магний // 2468114

Изобретение относится к способам получения сверхпластичных листов из алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-литий, применяемых для формовки изделий сложной формы, используемых в качестве конструкционных материалов.

Способ обработки изделий из алюминиевых сплавов (варианты) // 2468113

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения изделий методами обработки давлением. .

Высокопрочный деформируемый сплав на основе алюминия с пониженной плотностью и способ его обработки // 2468107

Способ изготовления изделий из алюминиевых или магниевых сплавов с нано- и субмикрокристаллической структурой и изделия, изготовленные из этих сплавов (варианты) // 2467090

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии термомеханической обработки алюминиевых или магниевых сплавов при получении из них изделий с нано- и микрокристаллической структурой.

Способ получения сверхпластичных заготовок из алюминиевых сплавов на основе системы алюминий-магний-скандий // 2465365

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения сверхпластичных заготовок из алюминиевых сплавов на основе системы алюминий-магний-скандий (Al-Mg-Sc), содержащих также цирконий или цирконий и марганец, применяемых для сверхпластической формовки изделий сложной формы, а также в качестве конструкционного материала.

Способ изготовления горячекатаных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов со скандием // 2461642

Изобретение относится к металлургии. .

Изделие из сплава al-mg, подходящее для применений в качестве броневого листа // 2461638

Изобретение относится к листовому изделию из алюминиевого сплава и может быть использовано для изготовления броневого листа. .

Сверхпластичный сплав на основе алюминия // 2491365

Изобретение относится к области металлургии, а именно к разработке новых сплавов и технологий получения из них листовых полуфабрикатов методами термической обработки и обработки давлением

Способ получения износостойкого антифрикционного самосмазывающегося сплава // 2492964

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению износостойкого антифрикционного самосмазывающегося сплава с большим содержанием олова. Распыленные порошки состава Al-40Sn прессуют в брикет и спекают в инертной атмосфере при температуре 590-615°C в течение 90-30 минут. Спеченный брикет подвергают равноканальному угловому прессованию при сохранении неизменного положения плоскости деформации. Сплав обладает высокими механическими и триботехническими свойствами при трении по стали в отсутствие жидкой смазки. 7 ил.

Способ горячего изостатического прессования отливок из алюминиевых сплавов // 2501880

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для улучшения качества отливок из алюминиевых сплавов эвтектического типа и сплавов типа твердого раствора за счет устранения в них усадочных пор и раковин. Способ включает термическую обработку отливки из алюминиевого сплава на твердый раствор без последующего старения и горячее изостатическое прессование в газовой рабочей среде при температуре нагрева на 30-100°C ниже температуры нагрева сплава под закалку, давлении 90-160 МПа и времени выдержки в течение 1-3 часов. Техническим результатом изобретения является увеличение показателей механических свойств материала отливок за счет устранения усадочных пор и раковин и оплавления включений легкоплавких эвтектик сложного состава. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Способ холодной многопроходной прокатки тонких лент из алюминиевых сплавов // 2501881

Изобретение относится к обработке металлов давлением, например, к производству тонких лент из сплавов систем Al-Mg, Al-Mg-Mn и может быть использовано для производства упаковочной тары в пищевой промышленности. Для повышения пластичности и штампуемости обрабатываемого металла и снижения разброса механических свойств в способе холодной многопроходной прокатки тонких лент из алюминиевых сплавов системы Al-Mg или Al-Mg-Mn прокатке подвергают полностью рекристаллизованную горячекатаную заготовку ленты. Заготовка ленты имеет кубическую текстуру и толщину, в 9-10 раз превышающую конечную толщину ленты. Прокатку проводят со степенью деформации 45-57% в каждом из двух последних проходов и со скоростью деформации не менее 10 м/с в последнем проходе с обеспечением температуры 140-160°C в рулоне при смотке ленты в рулон массой не менее 8 т. 1 табл.

Способ регулирования долговечности изделия из алюминия, работающего в условиях ползучести // 2502825

Изобретение относится к обработке алюминия, в частности к регулированию ресурса работы изделий, изготавливаемых из технически чистого алюминия и эксплуатирующихся в условиях ползучести, и может быть использовано в строительстве, производстве двигателей, автомобиле-, авиа- и судостроении, где наибольшее применение находит алюминий и сплавы на его основе. Способ включает измерение относительного изменения скорости ползучести изделия из алюминия, работающего в условиях ползучести, и ускорение или замедление процесса ползучести путем воздействия на изделие постоянным магнитным полем, при этом замедление проводят воздействием магнитным полем с индукцией 0,15-0,3 Тл, а ускорение - воздействием магнитным полем с индукцией 0,01-0,15 Тл. Изобретение позволяет управлять скоростью ползучести технически чистого алюминия в интервале от 55% до 54%, что позволяет изменить долговечность изделий из алюминия, работающих в условиях ползучести. 1 табл., 2 ил.

Отжиг холоднокатаной металлической полосы // 2507299

Изобретение относится к области термообработки алюминиевых полос. Способ характеризуется тем, что холоднокатаная полоса из алюминия непрерывно транспортируется по маршруту транспортировки, где расположен, по меньшей мере, один горелочный мост с горелками прямого воздействия пламени (DFI) для нагревания полосы, причем горелочный мост расположен перпендикулярно к направлению движения полосы, горелки прямого воздействия пламени (DFI) взаимно расположены так, чтобы полоса нагревалась по всей ширине до одинаковой или, по существу, почти одинаковой температуры, при этом скорость прохождения полосы через горелочный мост и тепловую мощность горелок устанавливают такими, чтобы при тепловой обработке выполнялся отжиг полосы, и полоса могла наматываться в рулон. Изобретение позволяет сократить процесс термообработки алюминиевой полосы и одновременно повысить стабильность механических свойств и качество ее поверхности. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Алюминиевая лента с высоким содержанием марганца и магния // 2522242

Изобретение относится к алюминиевому сплаву для производства подложек для офсетных печатных форм. Алюминиевый сплав содержит следующие компоненты, в мас.%: 0,2% ≤ Fe ≤0,5%, 0,41% ≤ Mg ≤ 0,7%, 0,05% ≤ Si ≤ 0,25%, 0,31% ≤ Mn ≤0,6%, Cu ≤0,04%, Ti ≤ 0,05%, Zn ≤ 0,05%, Cr ≤ 0,01%, остальное - Al и неизбежные примеси, каждая из которых присутствует в количестве не более 0,05%, а в целом они составляют максимум 0,15%. Техническим результатом изобретения является создание алюминиевого сплава и алюминиевой ленты, изготовленной из алюминиевого сплава, которая пригодна для производства подложек для печатных форм, обладающих более высоким сопротивлением усталости при изгибе поперек направления вращения и большей термической устойчивостью без снижения способности к зернению. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 ил.

Способ формирования листовых компонентов из алюминиевого сплава // 2524017

Изобретение относится к способу формования листового компонента из алюминиевого сплава. Способ включает нагрев листовой заготовки из алюминиевого сплава до температуры термообработки на твердый раствор (SHT) на станции нагрева и, в случае сплавов, не подвергаемых предварительной закалке с последующим старением, поддержание температуры SHT до завершения термообработки на твердый раствор, подачу листовой заготовки в течение 10 с на ряд холодных штампов и формование таким образом, чтобы уменьшить до минимума потери тепла от листовой заготовки, закрывание холодных штампов для формования листовой заготовки в отформованный компонент, при этом формование осуществляют менее чем за 0,15 с, выдержку отформованного компонента в закрытых штампах во время охлаждения. Способ позволяет реализовать механизм деформационного упрочнения, позволяющий увеличить пластичность материала и улучшить его формуемость. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.,1 табл.

Способ изготовления продукта-плиты из алюминиевого сплава с низкими уровнями остаточного напряжения // 2524291

Изобретение относится к способу изготовления плиты большого калибра из алюминиевого сплава, имеющей пониженный уровень остаточного напряжения. Способ включает обеспечение термообработанной на твердый раствор и закаленной плиты из алюминиевого сплава с толщиной, по меньшей мере, 80 мм, снятие напряжений в упомянутой плите холодной прокаткой плиты до достижения обжатия в направлении толщины плиты в диапазоне от 0,5% до 6%, при этом холодную прокатку осуществляют при скорости деформации менее 0,10 сек-1. Способ позволяет изготавливать плиты из дисперсионно-твердеющего алюминиевого сплава с толщиной более 80 мм, имеющего пониженный уровень остаточных напряжений. 13 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл.

Способ формирования микроструктуры эвтектического al-si сплава // 2525872

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу термообработки алюминиево-кремниевого сплава эвтектического состава. Сплав нагревают с печью до температуры на 5-7°C выше температуры эвтектического равновесия сплава, выдерживают сплав при этой температуре в течение 120-150 мин, затем проводят охлаждение с печью до температуры 420-430°C со скоростью 0,01-0,03 град/с и охлаждение в воде до комнатной температуры. В результате термообработки в сплаве формируется микроструктура, в которой отсутствуют иглообразные кристаллы кремния и состоящая из многогранных кристаллов кремния, распределенных равномерно в матрице твердого раствора на основе алюминия. 3 ил.