Способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик Республик

<>985109 (61) Допокнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04Л5.81 (21) 3285711/22-02 с присоерииеиием заявки №Р М К,з

С 22 С 1/03

Государственный комитет

СССР по делам изобретениИ и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 30.1232. Бюллетень ¹ 48

Р31УДК 669. 715. .782(088.8) Дата опубликования описания 3012.82

В.И.Шпаков, И.Г.Турушев, A.Â.Ñûcîåâ,ðÂ.Ñ.Kàëü÷åíêî, М.В. Комаров, Г.Г.Кузьмин, A.H.Íoâèêoâ, В.П.Киселеб, Ю.И.Двинин, В.A.Ñìèðíîâ, Г.В.Черепок, Б.И.Бойдарев, Г.Д.Козьмин и A.È.Èóðàøêèí р " ;. ... : с

3! "r °вЂ”

Г а ;- (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ

ДЕФОРМИРУЕМЫХ СПЛАВОВ С МАРГАНЦЕМ

Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и может быть использовано при приготовлении алюминиевых деформируемых сплавов, легированных преимущественно марганцем.

Известен способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем на основе твердых первичных . металлов и твердых лигатур 11.

Недостатком данного способа является получение сплава с крупными включениями интерметаллидов, кроме того, необходимо дополнительное оборудование.

Известен способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем путем введения жидкой лигатуры алюминий — марганец, приготовленной в алюминиевом электролизере(2 ). 20

Недостаток этого способа заключается в том, что сплавы с марганцем в этом случае обладают крупнозернистым внутренним строением (крупные дендритные ячейки, крупные кристаллы интерметаллидов).

Укрупнение внутреннего строения в деформируемых алюминиевых сплавах с марганцем, приготовленных известным способом, объсняется тем, что в результате выдержки лигатуры алюминий — марганец под слоем криолитглиноземного расплава.при 965+5 С .в электролизере в результате перегрева происходит дезактивация примесей, которые обеспечивают кристаллизацию структуры в мелкодисперс,ной форме, а также усиливается пер вичная кристаллизация интерметал.лических соединений, в частности

AReNn °

При первичной кристаллизации ин терметаллического соединения АйьМп образуют крупные кристаллы интерметаллида, способствующие ухудшению характеристик сплава.

Цель изобретения — улучшение ме" ханических свойств сплавов путем измельчения кристаллов интерметаллидов в сплаве. указанная цель достигается тем, что согласно способу приготовления .ф алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем, включающему выдержку жидкой лигатуры алюминий - марганец с 6-8Ъ марганца при 965+10оС под слоем криолито-глиноземного расплава, ее охлаждение и введение в сплав, в лигатуру вводят титан до его соотношения с марганцем 1т10, охлаждают эту лигатуру со скорос985109 тью 30-„40 С/мин до 770-780оС выдерживают при этой температуре 510 мин, затем вводят лигатуру в сплав, охлаждают его со скоростью

80-100ОC/ìèí до 710+5 С и выдерживвают при этой температуре 25-30 мин.

Способ осуществляют следующим образом.

В процессе выдержки лигатуры с содержанием марганца 6-8Ъ под слоем криолит-глиноземного расплава в нее вводят титан в виде титановой губки при соотношении с марганцем 1:10, после чего переливают лигатуру с помощью вакуумного ковша в литейный ковш. Для обеспечения охлаждения лига-1 туры до 770-.780 С со скоростью 3040 С/мин в литейный ковш либо в про цессе заливки в него лигатуры, либо предварительно загружают твердую-лигатуру того же состава в необходимом количестве. Дают выдержку в течение 5-10 мин для выравнивания температуры по всему объему ковша,затем охлаждают лигатуру со скоростью 80100 C/ìèí до 710+5ОC. Охлаждение с указанной скоростью ведут путем смешивания лигатуры с основой сплава — жидким алюминием, имеющим температуру 690-700 С. При таком смешивании снимается оставшаяся часть перегрева и обеспечиваются условия для 30 образования мелкодисперсных кристаллов интерметаллида AРьмп. Затем дается выдержка 25-30 мин.

Пример 1. Жидкую лигатуру с содержанием марганца 6Ъ выдерживают 35 в тигле под слоем криолит-глиноземного расплава (Nа А1 + 4%А lz0 ) при

965ОС в течение 3-5 ч, вводят в нее титан в соотношении от 1:5 до 1:15, охлаждают с скоростями от 5 до 4g

100ОC/ìèí до температуры, на 50-70ОС превышающей температуру ликвидуса для 6Ъ лигатуры 770 С), выдерживают

10-15 мин, а затем осуществляют охлаждение лигатуры до температуры перитектического превращения с образованием интерметаллического соединения А 6Мп (710 C) путем заливки лигатуры при 770 С в жидкий алюминий, имеющий температуру 670680 С, чтобы после заливки в него лигатуры обеспечивалось снижение температуры лигатуры до 710оС причем с различной скоростью охлаждения.

В табл.1 представлены результаты исследования влияния соотношения титана и марганца в лигатуре на размер дендритной ячейки сплава.

Иэ табл.1 видно, что оптимальным . соотношением титана и марганца является 1:10, так как в этом случае Щ) размер дендритной ячейки минимальный.

В табл.2 представлены результаты изучения влияния скорости охлаждения после первой иэотермической выдержки на механические свойства сплаваАМЦ.

Из табл.2 следует, что максимальная пластичность сплава АМЦ достигается при охлаждении лигатуры после первой выдержки при 965ОС со ско1 ростью 30-40 С/мин.

В табл.3 представлены результаты исследования влияния скорости охлаждения в конечный период обработки лигатуры на механические свойства сплава.

Иэ табл.3 видно, что при скорости охлаждения лигатуры AE-Mn в конечный период обработки 80-100 С/мин пластичность сплава получается максимальной.

Таким образом, для обработки жидкой лигатуры на основе полученных результатов можно принять следующие параметры: соотношение титана и марганца 1:10, скорость охлаждения лигатуры после первой изотермической выдержки 30-40 С/мин, скорость охлаждения в конечный период обработки 80-100ОC/ìèí.

Температура 965 С взята на основании того, что при этой температуре криолит-глиноземный расплав находится в состоянии минимально необходимого перегрева. Время выдержки при 965+10 С 3-4 ч взято на основании того, что при данной температуре, как показали опыты, за это время происходит полное дорастворение марганца.

Увеличение выдержки при температуре перитектического превращения

710 С свыше 30 мин приводит к нежелатель ной коагуляции фазы A ГАМ

Так, эксперименты показали, что увеличение выдержки до 45 мин несколько увеличивает размер интерметаллидов:. в сплаве, а увеличение до

60 мин и более приводит к исходному состоянию (без обработки жидкой лигатуры ). Выдержка лигатуры в течение 5-10 мин необходима для достижения равномерности температуры по всему ее объему.

Пример 2. В лабораторных условиях готовят деформируемый сплав с марганцем марки АМЦ по ГОСТ 4784-74 по,известному и предлагаемому способам.

По известному способу жидкую лигатуру, содержащую 7% марганца, выдерживают под слоем криолит-глиноземного расплава (K О = 2,7, содержание глинозема 4%) при 965+10 С в течение 3-5 ч, извлекают из тигля при этой температуре и добавляют к жидкому алюминию.

После приготовления сплава производят заливку проб в алюминиевый разъемный плоский кокиль для изготовления образцов на испытание механических свойств и анализа структуры.

985109

Таблица 1

Показатель

1!15

1:10

1:5

Размер дендритной ячейки сплава АМЦ, мкм

5,0

3,4

20,1

Т а б л и ц а

Скорость охлаждения лигатуры, С/мин

Предел прочности, кгс/,2

25,6

10,1

10,2

25,6

29,0

30., 1

9,8

9,8

27,8

9,7

27,8

9;6

27,8

9,8

100

Та блица 3

Механические свойства l,ëèòîå состояние) Скорость охлаждения лигатуры, С/мин

Относительное удлинение, Ъ

Предел прочности, кгс/мм

26,7

11,5

20

26,7

11,5

27,1

11,4

11,3

26,2

26,2

12,1

11,9

30,1

30,1

11,9

100

По предлагаемому способу жидкую лигатуру с тем же содержанием марганца выдерживают в тигле под слоем . аналогичного криолит-глиноземного расплава при 965210 С, вводят в нее титан до соотношения титана к марганцу 1:10, охлаждают лигатуру со скоростью 30-40 С/мин до 770-780 С, выдерживают 5-10 мин, а затем проводят охлаждение лигатуры со скоростью 80100 С/мин до 710+5 С путем смешивания лигатуры с алюминием, имеющим температуру 690-700 С, и выдерживают при этой температуре 30 мин.

Полученные данные приведены в абл.4.

Использование предлагаемого спосо ба позволит существенно улучшить механические свойства сплавов.

Соотношение титана и марганца в лигатуре AI — 6Ъ. Мп

Механические свойства

Относительное удлинение, Ъ

985109

Таблица 4

Способ приготовления сплава

Механические свойства

Структура

Средний размер дендритной ячейки, мкм

Средний размер интерметаллидов, мкм

Предел прочности, «10 Па

Относительное удлинение,З

26,0

8,5

9,8

0,7

Известный

Предлагаемый

3,5

29,7

10,7

0,2 формула изобретения

Составитель A.Àðíoëüä

ТехредМ. Надь Корректор lI,Êoñòà

Редактор Л.филь

Заказ 10090/35 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., Д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. ужгород„ ул. Проектная, 4

Способ приготовления алюминие вых деформируемых сплавов с марганцем, включающий выдержку жидкой лигатуры алюминий — марганец с 6-8Ъ марганца при 965+10 C под слоем криолито-глиноземного расплава, ее охлаждение и введение в сплав, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения механических свойств сплавов путем измельчения кристаллов интерметаллидов в сплаве, s лигатуру вводят титан.до его соотношени с марганцем 1:10, охлаждают эту лигатуру со скоростью 30-40 С/мин до 770-780ОС, выдерживают при этой температуре

5-10 мин, затем вводят лигатуру в сплав, охлаждают его co скоростью

80-100 C/ìèí до 710+5 С и выдерживают при этой температуре 25-30 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Плавка и литье алюминиевых сплавов. Справочник, М., "Металлургия", 1970, с. 171-175.

2. Авторское свидетельство СССР

9 569632, кл. С 22 С 1/02, 1976.