Способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциаеистическикРеспублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 040581 (21) 3285711/22-02 с присоерииеиием заявки МИ) М. Кп,з С 22 С 1/03 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 301232 В.И.Шпаков, И.Г.Турушев, А.В.Сысоев,рВ.С.Кальченко,М.В. Комаров, Г.Г,Кузьмин, А.Н.Новиков, В.П.КиселеФ,Ю.И.Двинин, В.А.Смирнов, Г.В.Черепок, Б.И.Бондарев,Г,Д.Козьмин и А.И.Иурашкинр - ;:, : сщфас-; а(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ ДЕФОРМИРУЕМЫХ СПЛАВОВ С МАРГАНЦЕМ Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и может бытьиспользовано при приготовлении алюминиевых деформируемых сплавов, легированных преимущественно марганцем,Известен способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов смарганцем на основе твердых первичныхметаллов и твердых лигатур 11,Недостатком данного способа является получение сплава с крупными включениями интерметаллидов, кроме того,необходимо дополнительное оборудование.15Известен способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем путем введения жидкой лигатуры алюминий - марганец, приготовленной в алюминиевом электролизере 12 ). 2 ОНедостаток этого способа заключается в том, что сплавы с марганцем в этом случае обладают крупнозернистым внутренним строением 1,крупныедендритные ячейки, крупные кристаллы интерметаллидов).Укрупнение внутреннего строенияв деформируемых алюминиевых сплавахс марганцем, приготовленных известным способом, объсняется тем, что врезультате 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 первичная кристаллизация интерметал.лических соединений, в частности АВ 6 МпПри первичной кристаллизации интерметаллического 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 6-8 марганца при 965+10 оС под слоем криолито-глиноземного расплава, ее охлаждение и введение в сплав, в лигатуру вводят титан до его соотношения с марганцем 1:10, охлаждают эту лигатуру со скорос 985109тью 30-40 С/мин до 770-780 ОС, выдерживают при этой температуре 510 мин, затем вводят лигатуру всплав, охлаждают его со скоростью80-100 ОС/мин до 710+5"С и выдержиювают при этой температуре 25-30 мин.Способ осуществляют следующим образом,В процессе выдержки лигатуры ссодержанием марганца 6-8 под слоемкриолит-глиноземного расплава в неевводят титан в виде титановой губкипри соотношении с марганцем 1:10,после чего переливают лигатуру с помощью вакуумного ковша в литейныйковш. Для обеспечения охлаждения лига туры до 770-.780 С со скоростью 3040 С/мин в литейный ковш либо в процессе заливки в него лигатуры, либопредварительно загружают твердую.лигатуру того же состава в необходимом количестве. Дают выдержку в течение 5-10 мин для выравнивания температуры по всему объему ковша,затемохлаждают лигатуру со скоростью 80100 С/мин до 710+5 ОС. Охлаждение суказанной 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 30образования мелкодисперсных кристаллов интерметаллида АРьмп. Затем дается выдержка 25-30 мин.П р и м е р 1. Жидкую лигатуру ссодержанием марганца 6 выдерживают 35в тигле под слоем криолит-глиноземного расплава (йаА 1 + 4 А 10) при965 С в течение 3-5 ч, вводят в неетитан в соотношении от 1:5 до 1:15,охлаждают с скоростями от 5 до . 40100 ОС/мин до температуры, на 50-70 ОСпревышающей температуру ликвидусадля 6 лигатуры 770 С), выдерживают10-15 мин, а затем осуществляют охлаждение лигатуры до температурыперитектического превращения с образованием интерметаллического соединения А 36 Мп 710 С) путем заливки лигатуры при 770 С в жидкийалюминий, имеющий температуру 670680 С, чтобы после заливки в неголигатуры обеспечивалось снижение температуры лигатуры до 710 ОС, причемс различной скоростью охлаждения.В табл.1 представлены результатыисследования влияния соотношениятитана и марганца в лигатуре на раз"мер дендритной ячейки сплава.Иэ табл,1 видно, что оптимальным. соотношением титана и марганца является 1:10, так как в этом случае Яразмер дендритной ячейки минимальный.В табл.2 представлены результатыизучения влияния скорости охлажденияпосле первой иэотермической выдержки на механические свойства сплаваАМЦ. Из табл,2 следует, что максимальная пластичность сплава АМЦ достигается при охлаждении лигатуры после первой выдержки при 965 ОС со скоростью 30-40 С/мин.В табл.З представлены результаты исследования влияния скорости охлаждения в конечный период обработки лигатуры на механические свойства сплава.Иэ табл.З видно, что при скорости охлаждения лигатуры АВ-Мп 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 80-100 ОС/мин.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 А 16 М в Так, эксперименты показали, что увеличение выдержки до 45 мин несколько увеличивает размер интерметаллидовв 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.П р и м е р 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, вы" держивают под слоем криолит-глиноземного расплава К 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 дендритнойячейки сплава АМЦ,мкм 5,0 3,4 20,1 Т а б л и ц а 2 Скорость охлаждениялигатуры, С/мин Предел прочности,25,6 10,1 10 10,2 . 25,6 20 29,0 30,1 9,8 30 9,8 40 27,8 9,7 60 27,8 80 9;6 27,8 9,8 100 Таблица 3 тМеханические свойства литое состояние) Скорость охлаждения лигатуры,С/мин Относительноеудлинение, Ъ Предел прочности,кгс/мм26,7 11,5 10 20 26,7 11,5 27,1 11,4 30 11,3 26,2 26,2 12,1 60 11,9 30,1 80 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 965110 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 фС путем смешивания лигатуры с алюминием, имеющим температуру 690.-700 фС, и выдерживают при этой температуре 30 мин.Полученные данные приведены в абл.4,Использование предлагаемого способа позволит существенноулучшить механические свойства сплавов. Соотношение титана и марганца в лигатуре А 1 - 6, Мп Механические свойства Относительное удлинение, Ъ985109 Таблица 4 Способ при"готовлениясплава Механические свойства Структура Среднийразмердендритнойячейки, мкм Среднийразмер интерметал"лидов,мкм Предел прочности,10 Па Относительноеудлинение,З 26,0 8,5 9,8 0,7 ИзвестныйПредлагаемый 3,5 29,7 10,7 0,2 формула изобретения Составитель А.АрнольдТехредм, Надь Корректор М.КостаР Редактор Л,филь Заказ 10090/35 Тираж 660 . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патант", г. Ужгород ул. Проектная, 4 Способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем, включающий выдержку жидкой лигатуры 20 алюминий - марганец с 6-8 марганца при 965+10 фС под слоем криолито-глиноземного расплава, ее охлаждение и введение в сплав, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучше ния механических свойств сплавов путем измельчения кристаллов интерметаллидов в сплаве, в лигатуру вводят титан до его соотношенис марганцем 1:10, охлаждают эту лигатуру со скоростью 30-40 С/мин до 770-780 ОС, выдерживают при этой температуре 5-10 мин, затем вводят лигатуру в сплав, охлаждают его со скоростью 80-100 С/мин до 710+5 С и выдерживают при этой температуре 25-30 мин.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Плавка и литье алюминиевых сплавов, Справочник, М., "Металлургия", 1970, с. 171-175.2. Авторское свидетельство СССР 9 169632, кл. С 22 С 1/02, 1976.