Способ термической обработки силуминов

Способ термической обработки силуминов

Реферат

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для обработки изделий из сплавов алюминия с кремнием - силуминов.

Известен способ термической обработки силуминов, состоящий из закалки и искусственного старения (Колобнев И.Ф. Термическая обработка алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия, 1961. - С. 210-213).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки силуминов, включающий закалку с температуры 535±5°С и последующее старение с температуры 175-200°С (Смирягин А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы. - М.: Металлургия, 1974. - 488 с.).

Недостатком известных технических решений является то, что после такой термической обработки в силуминах сохраняются высокие значения коэффициента линейного расширения в интервале 150-300°С.

Задачей изобретения является снижение значений коэффициента линейного расширения силуминов в интервале 150-300°С. Это особенно важно для повышения эксплуатационной стойкости поршней двигателей внутреннего сгорания в рабочем интервале температур.

Поставленная задача решается следующим образом: в способе термической обработки силуминов, включающем закалку и старение, перед закалкой дополнительно проводят нагрев и охлаждение по режиму старения с обеспечением цикла термической обработки, включающего старение - закалку - старение, при этом время выдержки при нагреве под закалку и при старении составляет 15-30 минут, а количество циклов термической обработки составляет один и более.

Предложенный способ термической обработки снижает коэффициент линейного расширения за счет образования продуктов распада пересыщенного твердого раствора легирующих элементов и примесей в основе. Эти продукты распада, армируя основу, препятствуют ее расширению, что в конечном итоге приводит к снижению коэффициента линейного расширения силуминов в интервале 150-300°С.

Пример. Испытания проводили на промышленных сплавах марок АК7 и АК9. Дилатометрические образцы из этих сплавов (диаметр 3 мм, длина 49,5 мм) подвергали термической обработке по известному и предлагаемому режимам. Измерение коэффициента линейного расширения проводили на оптическом дифференциальном дилатометре Шевенара. Результаты испытаний приведены в таблице.

Таблица
Линейное расширение сплавов АК7 и АК9 в зависимости от условий
обработки
Сплав, режим термической обработки	Коэффициент линейного расширения α·106, град-1 при температуре, °С
50	100	150	200	250	300	350	400	450
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1. Сплав АК7
Известный:
нагрев до 535°С, ±5, вода, старение при 200°С, выдержка 2 ч, воздух	20,58	21,07	21,23	21,55	31,13	24,71	22,57	21,87	22,27
Предлагаемый: 1 цикл - старение 200°С, 15 мин, воздух, нагрев до 535±5°С, выдержка 30 мин, вода, старение 200°С, 15 мин, воздух
1 цикл	21,17	21,67	20,83	21,16	22,44	22,54	22,89	22,15	20,81
2 цикла	21,17	21,07	20,69	21,28	20,61	19,99	20,29	21,14	20,43

Продолжение таблицы
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
2. Сплав АК9 Известный: Нагрев до 535±5°С, выдержка 2 ч, вода, старение при 175±5°С, выдержка 10 ч, воздух
18,51	20,28	20,95	21,85	22,76	29,18	23,15	22,18	21,15
Предлагаемый: 1 цикл - старение 175±5°С, 30 мин, воздух, нагрев до 535±5°С, 15 мин, вода, старение при 175±5°С, 30 мин, воздух
1 цикл	20,06	20,80	20,69	21,00	18,15	18,66	15,56	10,09	9,75
2 цикла	21,17	20,79	20,69	21,28	21,54	21,67	22,00	20,26	15,78
3 цикла	20,06	20,54	20,29	21,01	20,75	20,89	20,97	14,55	15,90

Как видно из приведенных результатов, использование предложенного способа по сравнению с известным обеспечивает снижение коэффициента линейного расширения силуминов в интервале 150-300°С в среднем на 8-30%. Следует отметить, что использование предложенного способа снижает значения коэффициента линейного расширения за более короткое время по сравнению с известным способом.

Способ термической обработки силуминов, включающий закалку и старение, отличающийся тем, что перед закалкой дополнительно проводят нагрев и охлаждение по режиму старения с обеспечением цикла термической обработки, включающего старение - закалку - старение, при этом время выдержки при температуре нагрева под закалку и при старении составляет 15-30 мин, а количество циклов термической обработки составляет один или более.