Способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы

Способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы

Реферат

Изобретение относится к области металлургии и термической обработки медных сплавов.

Известен способ проведения термической обработки материалов [Малыгин Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. - М.: Машиностроение, 1989, с.93-97]. Способ заключается в помещении деталей из металлических сплавов в индуктор и обработке их импульсами магнитного поля различной напряженности, длительности и количества. Недостатками этого способа являются конструктивная сложность используемого оборудования, включающего блоки формирователя импульсов, программные устройства и др., высокие напряженности накладываемых полей и невозможность изменения и получения однородной структуры сплава после обработки.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ термической обработки деталей из медных сплавов [Покоев А.В., Осинская Ю.В. Способ термической обработки деталей из медных сплавов, патент на изобретение №2218423 от 13.11.01], заключающийся в нагреве деталей из медных сплавов до 350±5°С и старении в течение 0,17-2 ч в однородном постоянном магнитном поле напряженностью 7±0,5 кЭ, при этом достигаются значения микротвердости от 340 до 428 кг/мм².

Недостатком этого способа является недостаточно высокие значения параметров, характеризующих пластические свойства материала.

Задачей изобретения является повышение пластичности бериллиевой бронзы после термомагнитной обработки.

Указанная задача достигается тем, что в способе термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, при котором их нагревают до температуры 400±5°С, старят (выдерживают) в течение 1 ч, одновременно со старением деталь подвергается воздействию импульсного магнитного поля с амплитудой напряженности 7±0,5 кЭ, частотой импульсного магнитного поля от 1 до 7 Гц и отношением t₁/t₂~l,5-2, где t₁ - время импульса, где t₂ - время паузы. Предварительно перед старением детали подвергали закалке с температуры 800°С в воду с температурой 20°С.

При решении поставленной задачи создается результат, который заключается в следующем. При воздействии на детали из бериллиевой бронзы импульсного магнитного поля при повышенной температуре происходит изменение кинетики старения сплава, приводящее к изменению структуры сплава, так что его пластичность существенным образом увеличивается.

Пример конкретного выполнения - образец из бериллиевой бронзы БрБ-2 старили в импульсном магнитном поле и без него при температуре 400±5°С, времени старения 1 ч с амплитудой напряженности импульсного магнитного поля 7±0,5 кЭ, частотой импульсного магнитного поля от 1 до 7 Гц и отношением t₁/t₂~1,5-2, где t₁ - время импульса, где t₂ - время паузы. Предварительно перед старением образцы подвергали закалке с температуры 800°С в воду с температурой 20°С.

Старение проводили на установке, позволяющей осуществлять его в вакууме в импульсном магнитном поле, создаваемом электромагнитом ФЛ-1 с электронным блоком питания и управления. Форму сигнала импульсного магнитного поля можно описать следующим выражением:

где H₁- амплитуда импульсной гармонической составляющей магнитного поля, f - частота магнитного поля, t₁ - время импульса; t₂ - время паузы (задержки импульса), t₁/t₂≅1,5-2.

После старения на образцах, состаренных в поле и без него, измеряли среднее значение микротвердости (в кг/мм²), результаты представлены в Таблице №1 «Результаты измерений микротвердости в зависимости от частоты импульсного магнитного поля при времени старения 1 ч и температуре 400°С», средний размер блоков когерентного рассеяния (D), относительную микродеформацию (Δd/d) и плотность дислокации (ρ), результаты представлены в Таблице №2 «Результаты измерений методом рентгеноструктурного анализа».

Таблица 1Результаты измерений микротвердости в зависимости от частоть импульсного магнитного поля при времени старения 1 ч и температуре 400°С
Температура отжига, °С	Время отжига, ч	Напряженность, кЭ	Частота, Гц	Нµ±ΔНµ, кг/мм2
400	1	0	0	298±4
400	1	7	0	381±7
400	1	7	1	263±4
400	1	7	2	250±3
400	1	7	3	252±3
400	1	7	4	271±7
400	1	7	5	295±18
400	1	7	6	239±3
400	1	7	7	277±7

Среднее значение микротвердости в закаленном состоянии составляло 122 кг/мм². Из Таблицы №1 видно, что наложение импульсного магнитного поля на все режимы термомагнитной обработки всегда приводит к заметному увеличению пластичности сплава и к уменьшению среднего значения микротвердости на 86-142 кг/мм², т.е. на 23-37% по сравнению с образцами, состаренными в постоянном магнитном поле и на 3-59 кг/мм², т.е. на 1-20% по сравнению с образцами, состаренными без наложения поля. Из Таблицы №2 видно, что после термомагнитной обработки зависимости параметров тонкой структуры коррелируют с зависимостью микротвердости, что подчиняется основным закономерностям процесса старения. Таким образом, установлено, что наложение импульсного магнитного поля в интервале частот от 1 до 7 Гц на старение бериллиевой бронзы БрБ-2 всегда приводит к увеличению пластичности бериллиевой бронзы БрБ-2, т.е. к уменьшению микротвердости сплава.

Таблица 2Результаты измерений методом рентгеноструктурного анализа
Температура отжига, °С	Время отжига, ч	Напряженность, кЭ	Частота, Гц	D, нм	ρ·10-10, 1/см2	Δd/d·104
400	1	-	-	230	5,6	4,2
400	1	7	-	146	17,3	1,4
400	1	7	1	118	8,3	2,2
400	1	7	2	146	6,7	1,4
400	1	7	3	153	6,4	1,3
400	1	7	4	146	6,7	1,4
400	1	7	5	160	6,1	1,2
400	1	7	6	146	6,6	1,4
400	1	7	7	203	4,8	0,7

Использование заявляемого изобретения позволяет повысить пластичность сплава до 20% по сравнению с образцами, подвергнутыми термической обработки без наложения магнитного поля.

Способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, включающий нагрев и старение в течение 1±0,5 ч с одновременным воздействием магнитного поля, отличающийся тем, что детали нагревают до температуры 400±5°С, а старение проводят при воздействии импульсного магнитного поля с амплитудой напряженности 7±0,5 кЭ, частотой от 1 до 7 Гц и отношением t₁/t₂~1,5-2, где t₁ - время импульса, t₂ - время паузы.