Анализ деформируемого сплава

2.2. Анализ деформируемого сплава.

Для изготовления листов широко применяют сплавы на основе системы Al-Mg. Диаграмма состояния системы Al-Mg со стороны алюминия относится к эвтектическому типу с ограниченной растворимостью второго компонента (рис.3). Эвтектическая линия лежит при 449°С. Эвтектика содержит 33% Mg и состоит из алюминия и соединения Mg3Al4 (β-фаза).

t, °С

600 Mg3Al4+ж

Al+ж 449°С

400

17.4% Al+Mg3Al4

200

Al 10 20 30 Mg

. Mg, %

рис.3. Диаграмма состояния системы Al- Mg.

Химический состав сплава АМг2по ГОСТ 4784-64 приведен в таблице 1.

Химический состав сплава АМг2, % Таблица 1

Растворимость магния в твердом алюминии меняется следующим образом: Температура, °С …………..449 350 300 250 200 150 100 Растворимость, % ……………17,4 9,9 6,7 4,4 3,1 2,3 1,9

Увеличение содержания магния вызывает резкое повышение вязкости расплавленного алюминия. Теплопроводность, а также электропроводность от присадки магния заметно снижаются. Коэффициент линейного расширения в пределах растворимости магния в твердом алюминии прямолинейно возрастает.

Магний является одним из основных легирующих элементов алюминия и его сплавов. Сплавы на основе системы Al-Mg(магналии) с содержанием магния от 1 до 7 % широко применяются как в литом, так и деформированном состоянии. Для повышения механических и коррозионных свойств сплавов вводят дополнительно марганец в количествах 0,3-0,8 %.

Сплавы системы Al-Mg инертны к термической обработке; упрочняются они с помощью нагартовки. Сплавы Al –2% Mg с добавками марганца в нагартованном состояние (30-40 %), по данным Н.Б. Кондратьевой, могут иметь следующие механические свойства: σв = 40 – 42 кГ/ммІ; σ0,2 = 32 –35 кГ/ммІ; δ = 6 – 8 %. Сплавы системы Al-Mg имеют довольно высокие механические свойства при повышенных температурах, при кратковременном разрыве.

Сплавы относятся к термически не упрочняемым и листы из них выпускают в отожженном и нагартованном состояниях. Главным достоинством отожженных листов является хорошая свариваемость, коэффициент трещинообразования у них незначителен и составляет 5 – 7 %. Сочетание удовлетворительных прочностных свойств и высокой пластичности основного металла и сварного соединения, высокая коррозионная стойкость.

Влияние химического состава и условий обработки слитков на свойства листов.

Основное влияние на механические свойства листов из сплава Al-Mg оказывают магний и марганец. Каждый 1% Mg увеличивает предел прочности на 3-3,5 кгс/кв.мм, а также 0,1% Mn на 0,5-0,7 кгс/кв.мм. Относительное удлинение при указанном повышении прочности остается высоким. В значительно меньшей степени эти легирующие компоненты повышают предел текучести. Поэтому для получения холоднокатаных листов в отожженном состоянии со значениями предела текучести, указанными в табл.2, содержания марганца и магния в сплавах АМг2, целесообразно поддерживать ближе к верхнему пределу.

Механические свойства листов из сплава Амг2 по ТУ. Таблица 2

Основное назначение титана во всех сплавах Al-Mg – модифицирование структуры. Легирование сплавов – марганцем, хромом, и титаном способствует получению листов с мелкозернистой структурой и улучшает их коррозионную стойкость и свариваемость. Медь и неизбежные примеси железа и кремния снижают коррозионную стойкость

Слитки из сплава Амг2 гомогенизируют при температуре 400-480°С в течение 8-16ч. Рекомендуется увеличение температуры до 480-500°С при сокращении времени выдержки до 3-6 ч. Более длительные выдержки при таких температурах вызывают снижение прочностных свойств.

Изменение температуры нагрева заготовок под горячую прокатку в интервале 430-490°С и времени нагрева от 6 до 10 часов не оказывает заметного влияния на свойства холоднокатаных отожженных и нагартованных листов.

Влияние отжига и холодной деформации на св-ва листов из сплавов АМг2

По существующей технологии отжиг листов из сплавов Al – Mg производят в рулонах. Отжиг горячекатаных и холоднокатаных рулонов сплавов АМг2 диктуется преимущественно технологическими свойствами и необходимостью обеспечения высокого сопротивления коррозии под напряжением. Рулоны и листы отжигают как после горячей прокатки, так и на всех последующих операциях в определенном интервале температур. Режим отжига рулонов и листов в печах с принудительной циркуляцией воздуха приведены в табл.3.

Режимы отжига листов и рулонов из сплавов АМг2 Таблица 3.

Лучшие антикоррозийные свойства обеспечиваются при медленном нагреве до температуры отжига и последующим медленном охлаждении. Нагрев в селитре обеспечивает повышение прочностных свойств за счет измельчения структуры, но из-за быстрого охлаждения может снизиться сопротивление коррозии под напряжением в случае последующих низкотемпературных нагревов. Отжиг в этом интервале температур обеспечивает равномерный распад по сечению твердого раствора мелкозернистой β-фазы. Такое состояние структуры соответствует высокой коррозийной стойкости сплавов АМг2 .

Если полуфабрикаты из этих сплавов подвергнуть нагреву до температуры 350° С и выше, то магний, присутствующий в сплаве, перейдет в твердый раствор (на основе алюминия). Коррозионная стойкость сплава в таком состоянии также высокая. Если же в процессе эксплуатации или в процессе изготовления изделий они будут нагреваться в интервале температур 70-200° С, то сопротивление коррозионному разрушению под напряжением резко снизится. По границам зерен после указанных нагревов закаленного материала выпадает β-фаза. Эта фаза располагается в виде сплошной прослойки между зернами твердого раствора.

Учитывая, что сама β- фаза является анодом по отношению к твердому раствору Al-Mg (катод), в присутствии электролита эта электрохимическая пара (твердый раствор - β-фаза ) приведет к растворению β-фазы, а следовательно, и к возможному разделению зерен твердого раствора (межкристаллитная коррозия). При сравнительно глубоком коррозионном поражении материала, находящегося под напряжением, происходит его разрушение. Равномерный распад твердого раствора в результате полного отжига (310-335° С) исключает такое избирательное разрушение материала по границам зерен. Сравнительно длительный срок эксплуатации изделий, изготовленных из листового материала по указанной технологии, показал ее надежность.

В табл.4 приведены данные о влияние степени деформации на рекристаллизацию листов из сплава АМг2.

Влияние степени деформации и температуры отжига на степень рекристаллизации листов из сплава АМг2 таблица 4

Более высокий уровень прочностных свойств может быть получен для листов с неполной рекристаллизованной структурой, в частности после отжига при температурах 240-270° С. Однако такой отжиг может привести к ухудшению штампуемости, свариваемости, в некоторой степени коррозионной стойкости и других свойств листового материала.

Эффект закалки сплавов системы Al-Mg

Закалка алюминиевых сплавов основана на фиксации путем быстрого охлаждения концентрации твердого раствора, стабильного при более высокой температуре (выше границы растворимости легирующих элементов, но ниже линии солидуса).

Возможность получения эффекта упрочнения от закалки алюминиевых сплавов связана с наличием областей твердых алюминиевых растворов, концентрация которых меняется с изменением температуры.

Эффект закалки – упрочнение, связанное с образованием пересыщенного твердого раствора; характеризуется изменением механических и физических свойств в закаленном состоянии по сравнению с отожженным состоянием.

Зависит - от природы сплава (фазового состава, особенностей структуры сплава в исходном и закаленном состояниях, в том числе от числа и распределения точечных дефектов,

дислокаций), условий закалки, предшествующей термической и механической обработки и ряда других факторов.

Для пересыщенного твердого раствора магния в алюминии характерна высокая пластичность: относительное удлинение достигает порядка 40% при сравнительно высоком значении предела прочности (табл.5).

Механические свойства и эффект закалки сплавов АМг2

таблица 5

Свойства листов в нагартованном состоянии

Механические свойства листов из сплава АМг2 в нагартованном состоянии после вылеживания и различных нагревов (в отожженном состоянии σв=34,6 кГ/ммІ , σ0,2=17,6 кГ/ммІ , σ=22,5%) таблица 6

Нагартованные листы из сплава АМг2 получают путем деформации со степенью 20-30 %. В ряде случаев для получения более высоких значений прочностных характеристик листов из АМг6 применяют нагартовку на 40 %. Однако, при высоких значениях пределов прочности и текучести относительное удлинение составляет 6-9 %. Поэтому для повышения пластичности такой материал рекомендуется подвергать кратковременному (до10ч) нагреву при 90 - 100° С, в результате чего прочностные характеристики снижаются, а пластичность повышается в 1,5 – 2 раза (табл. 6).

Это повышение пластичности позволяет несколько улучшить штампуемость и производить небольшую гибку и отбортовку материала. Коррозионная стойкость листового материала из сплава АМг2, нагартованного на 40%, несколько ниже по сравнению с отожженными листами, но достаточна высока.

Стабилизирующий отпуск (при 90-100° С, до 10ч) предупреждает также изменение свойств при технологических нагревах (80-90 ° С, 10ч) и вылеживании, которое сопровождается понижением коррозионной стойкости. Установлено, что через 6 меяцев хранения листов из сплава АМг2 с 20 % -ной и 40 % -ной нагартовкой предел текучести снижается на 2,5 и 6,2 кГ/ммІ соответственно. После 10-20-летнего хранения прочностные свойства принимают значения, соответствующие исходному отожженному состоянию.

Старение двойных сплавов Al -Mg

Измерения электросопротивления и электронномикроскопические исследования методом угольных реплик показали возможность образования зон Гинье – Престона (Г. П.) в этих сплавах (рис.7.)

Электросопротивление

5,03

5,00

4,97

3

4,94

4,52 2

4,49

3,66 1

3,83

0,1 1 10 100 1000

Время старения,ч

Рис.5. Изменнение электросопротивления сплавов Al c 6,8 и 10 % Mg в процессе старения при 0 °С. Вертикальная пунктирная прямая – электросопротивление после отпуска в течение 3 мин. При 150°С. (1- 6 % Mg; 2- 8 % Mg; 1- 10 % Mg)

В результате длительной выдержки закаленных сплавов Al-Mg их электросопротивление возрастает и вновь снижается после короткого отпуска при 150° С, что может быть объяснено образованием зон Г.П. Из-за близости атомных номеров Al и Mg (13 и12) зоны Г.П. в сплавах Al–Mg не выявляются при рентгеновских исследованиях.

Зарождение дисперсных выделений, образование зон и промежуточных фаз в сплавах Al–Mg затруднено, распад обычно проходит гетерогенно с возникновением сравнительно небольшого числа грубых включений. Поэтому сплавы Al–Mg имеют

сравнительно небольшую прочность и практически не упрочняются термической обработкой (табл.7.)

Механические свойства сплава Al–Mg Таблица 7

Во всех трех состояниях ( закалка, закалка + старение, отжиг) сплавы Al-Mg имеет структуру пересыщенного твердого раствора. Для структуры характерен одновременный рост прочности и удлинения по мере повышения концентрации твердого раствора.

Похожие работы

Планування економічних показників машинобудівного підприємства

Скачать

50491

38

0

... ів та послуг. Для підтримки своєї господарської діяльності підприємство постійно має вести аналіз фінансових та техніко-економічних показників. Таким чином підприємство може прослідити якісь недоліки та вчасно їх ліквідувати. Тож розглянемо це на прикладі умовного підприємства, для якого і розрахуємо необхідні показники. 2.1 Виробнича потужність підприємства   Виробнича потужність підприє ...

Балка рукояті екскаватора ЕКГ-8И

Скачать

75485

24

2

... у заданому положенні. 3.9 Опис технологічного процесу виготовлення виробу В даному курсовому проекті розглядаються технологічний процес виготовлення обечайки хвостової, яка є складовою частиною балки рукояті екскаватора ЕКГ-8І. Очищення металу проводять для видалення окалини, іржі, жирових та інших плям і забруднень у дробеметних, дробеструменевих машинах, або хімічним шляхом. Розкрій є ...