Технология термообработки сплава В93

     Физические  свойства :

 
 
 

     2.1.ДИАГРАММА РАВНОВЕСИЯ. НАЗНАЧЕНИЕ И ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА СПЛАВА

           Диаграмма состояния системы Al-Mg-Zn

     

                                     Рис.1

       Цинк, магний и медь образуют  с алюминием и между собой  твердые растворы и различные  металлические соединения- MgZn₂, Тфаза (Al₂Mg₂Zn₃),S_фаза (Al₂CuMg), играющие большую роль в упрочнении сплава при его термической обработки. В сплавах данного типа особенно важной я вляется фаза Т, находящаяся в равновесии с твердым раствором( см. диаграмму Al-Mg-Zn на рис). Марганец и хром усиливают эффект старения и повышают коррозионную стойкость металла; марганец, кроме того, способствует получению мелкозернистой структуры, затрудняет выделение металлических фаз по границам зерен твердого раствора, а также несколько повышает прочность раствора; при этом особенно повышается прочность прессованных изделий, что характеризует так называемый «пресс-эффект».  

  3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТОВ

    Конкретные деформированные полуфабрикаты (листы, штамповки, профили и т.д.),  полученные из одного и того  же  сплава, после одинаковой  термической обработки могут значительно различаться по механическим и другим свойствам.  Эти особенности обусловлены теми  различиями  в структуре,  которые зависят от технологии производства полуфабрикатов.

                        Технологическая схема изготовления  крупных штамповок

                                                          ↓

                                                           ↓

                                                           ↓

                                                           ↓

                                                           ↓

                                                           ↓

                                                           ↓

                                                         ↓

                                                    Рис.2

       Горячей объемной штамповкой получают крупные поковки массой 450.. .500 кг, а холодной - более мелкие. При горячей объемной штамповке основным исходным материалом служит сортовой прокат из стали, цветных металлов и их сплавов. Технологический процесс горячей объемной штамповки представлен на рис.2.

        Заготовкой в процессе прессования также является слиток, полученный способом полунепрерывного литья.

       Гомогенизация предназначается для выравнивания концентрации сплава, более равномерного распределения легирующих элементов в объеме зерен твердого раствора, разрушения литой сетки и сфероидезации частиц ряда фаз. Эти процессы осуществляются при очень высоких температурах, длительном их воздействии и определенной скорости охлаждения в соответствии с природой сплава.

        Горячая деформация — деформация кристаллического материала при температуре рекристаллизации или несколько выше. Она характеризуется таким соотношением скоростей деформирования и рекристаллизации, при котором рекристаллизация успевает произойти во всём объёме заготовки. Кристаллическая структура материала после обработки давлением оказывается практически равноосной, без следов упрочнения. При горячей деформации сопротивление деформированию на порядок меньше, чем при холодной деформации, поэтому горячую деформацию применяют:

     - для изготовления крупных заготовок, т.к. для деформации нагретых заготовок требуется менее мощное оборудование;

     - при обработке давлением труднодеформируемых малопластичных металлов и сплавов;

     - при обработке крупных заготовок из литого металла (слитков).

       Штамповка в открытых штампах  характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла – облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе. Штамповкой в открытых штампах можно получить поковки всех типов.

     В  качестве термической обработки  в данном случае применяется закалка  с последующим искусственным  старением. Закалка и  старение - это  обычно заключительные термические операции в технологической схеме изготовления  полуфабрикатов. Закалкой называется термическая обработка, заключающаяся в нагреве сплава до заданной температуры, выдержке и последующем быстром охлаждении с целью получения метастабильного состояния, т.е. получения пересыщенного твердого раствора на основе алюминия, способного к последующему упрочнению при старении.

        Старение - термическая обработка сплава, подвергнутого закалке, заключающаяся в нагревании и выдержки его при повышенной температуре с последующим охлаждением на воздухе (искусственное старение) или в выдержке при комнатной температуре (естественное старение) с целью получения более равновесного состояния и требуемого комплекса свойств.

     Объем контроля качества устанавливают в  зависимости от типа применяемого оборудования, надежности воспроизведения режимов  обработки. В крупносерийном производстве при использовании автоматизированных агрегатов объем контроля меньше и его устанавливают применительно  к конкретным условиям производства.

                              3.1.КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА

      Контроль изделий, прошедших термическую обработку, проводят в соответствии с требованиями технических условий. Основные методы контроля:

     а) визуальный осмотр поверхности деталей;

     б) рентгенопросвечивание и ультразвуковой контроль;

     в) проверка геометрических размеров;

     г) определение механических свойств;

     д) металлографический анализ;

     е) метод вихревых токов.

      Чаще всего дефекты при термической обработке возникают на закалочных операциях. Для проверки правильности выбора и выполнения режимов термообработки проводят контроль механических свойств в объеме, предусматриваемом техническими условиями. Для этого вместе с садкой закладывают образцы-свидетели, которые привязывают к деталям, находящимся в центральной части садки. Образцами-свидетелями могут быть стандартные образцы на растяжение, изготовленные из листов той же партии, которую термообрабатывают.

       При обработке массивных поковок и штамповок образцами-свидетелями

обычно  являются специальные припуски, оставляемые  на деталях. Образцы-

свидетели испытывают в состаренном состоянии. При несоответствии механических свойств требованиям технических условий детали подвергают повторной закалке и контролю. Общее количество термообработок не должно превышать трех. Наиболее типичными дефектами, возникающими при термической обработке, являются пережог, неполная и неравномерная закалка, коробление, образование трещин при закалке.

      Пережог и высокотемпературное окисление являются следствием превышения заданной температуры закалки и нарушения состава печной атмосферы. Для устранения пережога необходимо проверять температуру в разных зонах печи, снижать скорости нагрева деталей, а также использовать режимы ступенчатого нагрева под закалку. Эти дефекты, лучше всего выявляющиеся при исследовании микроструктуры, возникают вместе или раздельно и характеризуются различными микроструктурными признаками.

      Неполная и неравномерная закалка, вызываемая неравномерным нагревом, недостаточным временем выдержки или понижением температуры нагрева, выявляется при испытании механических свойств и может быть устранена повторной термообработкой. Коробление появляется вследствие неравномерного и быстрого нагрева, неудовлетворительной укладки деталей в печи, действия остаточных напряжений. Для устранения дефекта применяют специальные приспособления, в которых нагревают и закаливают детали; эффективно также изменение закалочной среды и правка изделий. Трещины при закалке возникают чаще всего из-за высоких скоростей нагрева и охлаждения. Устранить трещинообразование можно снижением скоростей нагрева или охлаждения, если это позволяет запас механических свойств. Наиболее радикальный способ — изменение конструкции деталей с  целью перераспределения возникающих напряжений (увеличение радиусов закруглений, использование ребер жесткости и т. д.).

       Другие виды контроля связаны с требованиями, предъявляемыми к качеству поверхности и размерам полуфабрикатов и изделий. Часто важна однородность цвета поверхности полуфабрикатов. Во избежание образования пятен от масла и технологических смазок детали перед термообработкой очищают. 
 
 
 
 
 
 

4.ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ В ЛИТОМ СОСТОЯНИИ, ТРЕБОВАНИЯ К СЛИТКУ

     В слитках, служащих обычно исходной заготовкой для производства деформированных полуфабрикатов,  часто встречаются характерные для литого  материала  дефекты: 

     1) разнозернистость;

     2) ликвационная неоднородность; 

     3) усадочная  и  газовая пористость;

     4) окисные и шлаковые включения.

      Качество алюминиевых  полуфабрикатов во многом зависит от исходной структуры слитка,  которая определяется формой и размером зерна.  Зерно в слитке представляет собой дендрит, строение которого  и  размер  определяется  условиями  кристаллизации. Между ветвями  дендритов  располагаются выделения интерметаллидных фаз, которые могут быть мелкими или крупными в зависимости от толщины ветвей дендритов. Чем тоньше ветви,  тем мельче интерметаллиды. Размер зерна в слитке зависит от  многих  факторов. Чем больше температура перегрева расплава при литье и чем выше его чистота, тем крупнее зерно. Измельчению зерна способствует понижение температуры  расплава и введение в сплав добавок тугоплавких металлов, образующих мелкокристаллические выделения.