Способ термомеханической обработки тонкого листа из алюминиевых сплавов, содержащих литий

Способ термомеханической обработки тонкого листа из алюминиевых сплавов, содержащих литий

Реферат

 

Способ термомеханической обработки тонкого листа из алюминиевых сплавов, содержащих литий, включает предварительную термическую обработку, последующее пластическое деформирование в холодном состоянии и искусственное старение на окончательной операции технологического процесса. Пластическое деформирование сплавов системы алюминий - медь - литий ведут в условиях сжато-напряженного состояния материала, одновременно прилагая к очагу наибольших пластических деформаций усилие растяжения со степенью остаточной деформации 1,0 - 1,5%. Искусственное старение проводят по двухступенчатому режиму при T₁ = 120 - 135^oС, выдержка 2 - 5 ч, T₂ = 145 - 160^oС, выдержка 15 - 25 ч. Способ может найти применение в машиностроении при изготовлении деталей, в частности гнутых профилей, из тонких листов алюминиевых сплавов, содержащих литий.

Изобретение относится к термомеханической обработке легких сплавов и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей, в частности гнутых профилей, из тонких листов сплавов системы Al-Cu-Li, Al-Mg-Li.

Известен способ низкотемпературной термомеханической обработки (НТМО) сплава системы Al-Mg-Li (сплав 1420), по которому проводится закалка материала с охлаждением в воде, изготовление листовых деталей штамповкой с последующим искусственным старением при разных температурах (120-250^оС) и времени выдержки при старении [1] Недостатки способа: в интервале температур старения 180-190^оС, которые наиболее приемлемы для алюминиево-литиевых сплавов, с увеличением времени старения постепенно снижается относительное удлинение при отсутствии практически прироста предела прочности _в и предела текучести _0,2 При проведении закалки, затем деформации растяжением, последующем искусственном старении _в практически не повышается, а значительно снижается при различных режимах НТМО.

Известен способ обработки алюминиевых сплавов с литием, включающий закалку, холодную деформацию растяжением и искусственное старение [2] Недостатки способа: режим старения недостаточно определенный, что при разных его условиях значительно повлияет на характеристики прочности и пластичности материала; весьма широк интервал остаточной степени деформации при растяжении, в таком интервале возможно заметное изменение механических свойств, например, при стесненном изгибе эти свойства снижаются; нет определенности по использованию других видов предварительной и промежуточной термообработок.

Известен способ НТМО сплава системы Al-Cu-Li, при котором с увеличением степени деформации при НТМО и содержания легирующих элементов повышаются прочностные характеристики и уменьшается пластичность в состаренном состоянии. Способ принят в качестве прототипа.

Недостаток способа недостаточный прирост прочностных свойств всего на 15% при деформации перед искусственным старением до 5% а при деформации до 10% всего на 3% со снижением относительного удлинения до 1,5-2,0% При деформации растяжением в пределах 1% и искусственном старении при 180^оС в течение 24 ч прочность не превышает _в 400 МПа при удлинении = 3,5-5% что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к конструкционным материалам.

Цель изобретения повышение прочностных характеристик при сохранении пластических свойств материала.

Сущность изобретения в том, что в способе термомеханической обработки тонкого листа из алюминиевых сплавов, содержащих литий, включающем предварительную термическую обработку, последующее пластическое деформирование в холодном состоянии и искусственное старение на окончательной операции технологического процесса. Пластическое деформирование сплавов системы алюминий-медь-литий ведут в условиях сжато-напряженного состояния материала. Одновременно прилагают к очагу наибольших пластических деформаций усилие растяжения со степенью остаточной деформации 1,0.1,5% а искусственное старение проводят по двухступенчатому режиму при t₁ 120-135^оС, выдержка 2-6 ч, t₂ 145-160^оС, выдержка 15-25 ч.

Способ выполняют следующим образом. Листовую заготовку толщиной S_o 1,5-1,8 мм подвергают закалке при температуре, например, 525 +5^оС, затем деформируют не позднее чем через 4-6 ч после закалки, например профилируют в роликовом вращающемся инструменте, создавая в очаге деформации сжато-напряженное состояние материала. На выходе из роликов к заготовке известным способом прикладывают усилие правки (растягивающее), обеспечивая степень деформации в пределах 1,0-1,5% Впоследствии деталь подвергают искусственному старению при температуре t₁ 120-135^оС с выдержкой 2-5 ч + t₂ 145-160^оС, выдержка 15-25 ч.

П р и м е р. Ряд листовых заготовок из рулонной ленты толщиной S_o 1,2 и 1,8 мм из сплава 1451, содержащего 3% меди, 1,5% лития, деформировали в холодном состоянии через 3-4 ч после закалки, проводимой при 525^оС, выдержка 20 мин, охлаждение в воде, в роликовом инструменте с замкнутым калибром на волочильно-прокатной установке ВПУ-120/7,5, обеспечивая пластическое течение металла в зонах сгиба. Благодаря наличию в конструкции ВПУ-120/7,5 калибрующей роликовой пары, установленной за формующими роликами, в зоне больших пластических деформаций с их помощью прикладывали усилие растяжения со степенью деформации до 1,5% обеспечивая прямолинейность выходящего профиля. Профили проходили искусственное старение при температуре t₁ 125^оС, выдержка 3 ч + t₂ 150^оС, выдержка 20 ч.

Листовая заготовка из ленты, полученной методом рулонной прокатки в холодном состоянии, имела механические свойства _в 215-245 МПа, _0,2 200-215 МПа, 2% в закаленном и состаренном состоянии (Т1) _в 425 МПа, _0,2 340 МПа, 10% Испытания образцов на растяжение показали средние значения _в 513 МПа. _0,2 475 МПа, 8,8% _0,2/_в=0,926. Значения механических свойств по техническим условиям для данного материала ТУ1-92-119-87 _в 480-490 МПа, _0,2430 МПа, = 6% _0,2 /_в 0,84.

Формула изобретения

СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТОНКОГО ЛИСТА ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЛИТИЙ, включающий предварительную термическую обработку, последующее пластическое деформирование в холодном состоянии и искусственное старение на окончательной операции технологического процесса, отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных характеристик при сохранении пластических свойств материала, пластическое деформирование сплавов системы алюминий-медь-литий в условиях сжато-напряженного состояния материала, одновременно прикладывают к очагу наибольших пластических деформаций усилие растяжения со степенью остаточной деформации 1,0 - 1,5%, а искусственные старение проводят по двухступенчатому режиму при T₁ = 120 - 135^oС, выдержка 2 - 5 ч, T₂ = 145 - 160^oС, выдержка 15 - 25 ч.