Способ получения деформируемых полуфабрикатов из сплавов системы алюминий-медь-марганец

(5)5 С 22 ) 1/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУавв 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Завод "Прогресс" им. Маршала Советского Союза Д. Ф. Устинова(56) Авторское свидетельство СССРМ 1126625, кл. С 22 Г 1/04, 1984.Авторское свидетельство СССРМ 272010, кл. В 21,3 5/00, 1968,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕФОРМИРУЕМЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ СПЛАВОВСИСТЕМЫ АЛЮМИНИЙ-МЕДЬ-МАРГАНЕЦ Изобретение относится к производству штампованных и кованых полуфабрикатов из алюминиевых сплавов,Известно, что механические свойства сварных соединений из термически упрочняемых алюминиевых сплавов определяются, в основном, величиной зерна и направлением волокна в полуфабрикатах относительно сварного шва, Грубозернистая структура свариваемых кромок при сварке плавлением. приводит к образованию по границам зерен в околошовной зоне хрупких эвтектических фаз и трещин, которые, являясь очагами разрушения, снижают прочность соединения. Отсутствие технологии, гарантирующей получение в районе свариваемых кромок мелкозернистой структуры, приводит к ограничениям в применении кованых и штампованных полуфабрикатов в сварн ых конструкциях от 2(57) Изобретение может быть использовано в производстве штампованных и кованых полуфабрикатов из термически упрочняемых алюминиевых сплавов. Сущность изобретения состоит в том, что после горячей деформации штамповки и поковки подвергают гетерогенизирующему отжигу при температуре 350 - 400 С в течение 1-10 ч .и локальной деформации, В процессе последующего нагрева под закалку, совмещенную с рекристадлиэационным отжигом, образуется мелкозернистая структура. Обработка поковок и штамповок по предлагаемому способу позволяет уменьшить величину микрозерна в зоне свариваемых кромок примерно в 10 раз, что исключает образование трещин, 1 э. и. ф-лы, 1 табл. Я ветственного назначения, введению регламентации направления волокна, С целью разгрузки сварных соединений увеличивают толщину свариваемых кромок, что вызывает повышение массы изделий,В качестве оптимального при изготовлении поковок и штамповок из сплавов системы алюминий-медь-марганец рекомендуется температурный диапазон деформации 470-300 С. Однако в крупногабаритнь)х штамповках и поковкахприменяемые методы термомеханической обработки не обеспечивают должного измельчения зерна,Известны способы улучшения структуры исходной заготовки, заключающиеся в ковке при 200-300 С со степенью деформации 30-850 или деформации горячепрессованной заготовки со степенью 50-60 в температурном диапазоне 20-300 С с последующей горячей штамповкой и термообработкой,Укаэанные способы не обеспечиваютмелкозернистой структуры в штампованныхизделиях, если суммарная степень деформации при их изготовлении выше 80-85.Известен также способ термомеханической обработки алюминиевых сплавов, согласно которому прессованную заготовкуосаживают в холодную со степенью деформации выше 10, затем подвергают отжигуна полную рекристаллизацию, производятгорячую штамповку и упрочняющую термическую обработку. 15Известный способ неприменим в техслучаях, когда штамповки изготавливаютсяс предварительной фасонной ковкой и когдав качестве исходной заготовки используются горячекатаная плита или слиток. Кроме 20того, мелкозернистая структура, получаемая по данному способу после операцийхолодной деформации и отжига, не сохраня.ется в зонах штамповки, претерпевших горячую деформацию со степенью более 80%. 25Цель изобретения - предотвращениеобразования трещин при сварке в околошовной зоне и повышение прочности сварных соединений путем получения у поковокили штамповок в местах расположения свариваемых кромок изготавливаемых из нихдеталей мелкозернистой структуры.Для достижения поставленной целиштамповки и поковки подвергают после горячей деформации гетерогенизирующему 35отжигу при 350-400 С в течение 1-10 ч споследующей локальной холодной деформацией зон расположения сварных кромокна 20-40 в температурном. интервале от-196 до +250 С, а затем упрочняющей термической обработке,Гетерогенизирующий отжиг повышаетпластичность штамповок и поковок, а такжеприводит к коагуляции вторых фаз, в результате чего возрастает структурная неоднородность, что способствует получениюмелкозернистой микроструктуры при рекристаллизации.гРазмер участков, подвергаемых локаль ной холодной деформации, выбирается исходя из формы полуфабрикатов и размеров зоны термического влияния, зависящих от вида сварки и толщины свариваемых кромок. 55Низкотемпературная (до -196 С) локальная деформация позволяет исключить образование трещин, так как для сплавов системы алюминий - медь-марганец пластичность с понижением температуры повышается. Таким образом, предлагаемый способ отличается от известного тем, что холодная деформация является заключительной операцией формообразования и проводится локально, только в зонах свариваемых кромок, в перед холодной деформацией вводится гетерогенизирующий отжиг. При этом холодная деформация проводится перед закалкой, степень деформации выбрана такой, чтобы обеспечить при нагревании под закалку прохождение полной рекристаллизации с образованием мелкозернистой структуры. Температурный диапазон деформации выбран таким, чтобы обеспечить осуществление холодной деформации беэ трещин,Проведение после горячей деформации гетерогенизирующего отжига с последующей локальной холодной деформацией со степенью 20 - 400 в диапазоне температур от - 196 до 250 С позволяет гарантированно получать в результате рекристаллизации в процессе нагрева и выдержки под закалку мелкозернистую структуру в зоне свариваемых кромок,В таблице приведены конкретные режимы реализации предлагаемого способа по примерам.П р и м е р 1. Сплав 1201, Штамповку фланца ф 640 мм, изготовленную на гидравлическом прессе усилием 30000 т из катаной плиты в три перехода при 320-360 С, отожгли при 380 С в течение 2,5 ч и осадили в зоне свариваемых кромок на 20 при 20 С. Затем провели упрочняющую термическую обработку: закалка 535 ОС - выдержка 1,0 - 2,5 ч - охлаждение в воде; старение 180- 190 С - выдержка 18-20 ч.Величина микрозерна в зоне свариваемых кромок штамповки, изготовленной по известной технологии, 190 мкм, по предлагаемой 40 мкм. Далее иэ штамповок, полученных по известной и предлагаемой технологии, изготовили фланцы и сварили их импульсно-дуговой сваркой с плитами. Анализ макро-и микроструктуры зон термического влияния сварных швов показал наличие выделений эвтектических прослоек и микротрещин по границам зерен в детали, изготовленной по известной технологии, и отсутствие их в детали, изготовленной по предлагаемой технологии.П р и м е р 2. Сплав 1201, Штамповку фланца 4 950 мм, изготовленную на гидравлическом прессе усилием 30000 т в пять переходов при 320-360 С, отожгли при 380 С в течение 10 ч и продеформировали свариваемые кромки со степенью 30 при 250 С с последующей упрочняющей термической обработкой, Величина зерна в зоне1738865 2, Способ пои. 1, отл ича ю щи йс я тем, что термическую обработку, обеспечивающую рекристаллиэацию, совмещают с упрочняющей термической обработкой. Наличие трещин Локальная деформация свариваемой к омки Способ обработкиРазмерзерна,мкм Предел прочности при -196 С кгс/мм При- Вид по.мер луфабриката Степень деформации, ,4Температура де- формаии, С 190 40 Есть Нет Штамповка фланца Ф 650 мм Штамповка фланца Ф 900 мм Кольцевая поковкаФ 500 мм Поковка ф 40 мм30 250 25,737,2 100030 Есть Нет Известный Предлагаемый20 30 500 30 ,17 16 32 22 21 Есть Нет Известный Предлагаемый-196 -196 -196 20 20 20 20 30 40 20 30 40Приведены минимальные значенияв случаях неблагоприятного направления волокна относительно сварного шва. свариваемых кромок штамповки, изготовленной по известной схеме, 1000 мкм, попредлагаемой 50 мкм, 5П р и м е р 3, Сплав 1201, Заготовки ф200 х 220 мм нагрели до 480 С и.осадили намолоте с весом падающих частей 3 т до 65мм, прошили отверстие Ф 90 мм, раскаталидо наружного диаметра 430 мм, внутреннего 300 мм, после этого провели отжиг при350 С в течение 5 ч, продеформировалисварную кромку при 20 С со степенью 30с последующей упрочняющей термическойобработкой. Величина зерна в сварных 15кромках поковок, изготовленных по известному способу, 1000 мкм, по предлагаемому30 мкм.П р и м е.р 4, Сплав 1201. Заготовки,вырезанные иэ горячепрессованного прутка; нагрели до 450 С,осадили в торец намолоте с весом падающих частей 3 т, отожгли при 400 С в течение 1 ч, осадили нагидравлическом прессе при 20 С и -196 Ссо степенью деформации 20, 30 и 40 с 25последующей упрочняющей термическойобработкой,Величина зерна в поковке, полученнойпо известномуспособу, 500 мкм, а по предлагаемому способу после деформации со 30степенью 30 22 и 17 мкм соответственнопри температурах 20 и -196 С. После деформации на 45 при 20 С трещин не обнаружено, Это связано с повышениемпластичности у сплавов системы алюминий-медь-марганец с понижением температуры,Таким образом, проведение после горячей деформации штамповок и поковок гетерогенизирующего отжига при 350-400 С в течение 1-10 ч и локальной деформации зон сварных кромок со степенью 20-406 в диапазоне температур от -196 до +250 С с последующей упрочняющей термической обработкой позволяет гарантированно получать мелкозернистую микроструктуру в этих зонах и исключать образование трещин в зонах термического влияния сварных швов.Формула изобретения 1. Способ получения деформируемых полуфабрикатов из сплавов системы алюминий-медь-марганец преимущественно под сварку, включающий холодную деформацию со степенью 20-40, последующую термическую обработку, обеспечивающую рекристаллизацию структуры и горячую деформацию, отличающийс ятем,что,с целью предотвращения образования трещин при сварке в околошовной зоне и повышения прочности сварного соединения, после горячей деформации проводят гетерогенизирующий отжиг при 350-400 С в течение 1-10 ч, а холодную деформацию осуществляют локально в зоне свариваемых кромок при -196-250 С после гетерогениэирующего отжига.