Obrabotka Metallov 2009 No. 1

ции. Температура отжига и время выдержки были подо- браны экспериментально и составляли 450 … 470 °С и 1.5– 3 часа. В процессе ковки проводили промежуточные отжи- ги при температуре 450±10 °С в течение 0.5–1 часа. Вмикроструктуре деформированной заготовки наблю- даются раздробленные мелкие равномерно распределен- ные первичные выделения кремнистой фазы и эвтектика зернистого строения. Эвтектические частицы при горячей деформации коагулируют и приобретают округлуюформу, т. е. успевает пройти процесс сфероидизации. Механические свойства и коэффициент линейного расширения сплавов в деформированном состоянии по- сле горячей ковки приведены в табл. 3. Из данных табл. 3 видно, что временное сопротивление разрыву для спла- ва с 15 … 18 % кремния за счет ковки резко поднимается и составляет 227 … 306 МПа. Кроме того, в результате пла- стической деформации сплавы приобретают высокую пластичность (относительное удлинение δ = 5.6 … 7.0 %, относительное сужение ψ = 10.3 … 14.2 %). Термическая обработка поковок . Термическая обработ- ка поковок включала закалку и старение. Упрочнение в этом случае достигается за счетфиксациимаксимально пересы- щенного легирующими элементами твердого раствора при закалке и последующего его распада при искусственном старении, обусловленного изменением растворимости ле- гирующих компонентов с понижением температуры. При- чем величина упрочнения зависит от количества и степени дисперсности продуктов распада (вторых фаз) твердого раствора. Температура нагрева под закалку и время вы- держки зависят от природы сплавов, их фазового состава. Анализ диаграммы состояния системы Al-Si-Cu-Mg, к которой относятся данные сплавы, показывает, что они имеют сложный фазовый состав. В равновесии с алюми- ниевым твердым раствором могут находиться семь фаз: Si, θ (CuAl2), β (Al3Mg2), Mg2Si, S (Al2CuMg), T (Al6CuMg), W (Cu2Mg8Si6Al5) [4]. Основными упрочнителями этих сплавов являются фазы CuAl2, Mg2Si, S (Al2CuMg) и ча- стично W (Cu2Mg8Si6Al5). Сложный фазовый состав сплавов обусловливает возможность протекания большого количества нонва- риантных реакций в широком диапазоне температур 444 … 577 °С [4] и, следовательно, возможно образование сложных легкоплавких эвтектик, температура плавления которых определяет режимы нагрева под закалку. Такая особенность сплавов обусловливает повышенную склон- ность к пережогу. Чтобы обеспечить полноту растворе- ния легирующих элементов и не допустить возможности пережога, рекомендуется применять ступенчатый нагрев под закалку. Необходимость проведения такого нагрева для данных сплавов подтверждается результатами экс- периментов по влиянию температуры нагрева под закалку и времени выдержки на механические свойства сплавов (режим старения – 150 °С, 5 ч), показанных на примере сплава состава № 1 (табл. 1) и приведенных в табл. 4. Анализ данных табл. 4показывает, что удовлетворитель- ноесочетаниепрочностиипластичностидостигаетсяпосле Т а б л и ц а 4 Механические свойства поковок из сплава Al – 18 % Si – 4 % Cu – 0,6 %Mg в зависимости от режима закалки (старение при 150 ° С, 5 ч.) Номер режима закалки Режим закалки Механические свойства σ В , МПа δ, % ψ, % Без термической обработки 306 7.2 13.4 1 480±5 °С, 2 ч. → 490±5 °С, 1 ч 450 4.0 5.8 2 480±5 °С, 2 ч. → 500±5 °С, 30 мин 460 3.8 8.3 3 480±5 °С, 2 ч. → 500±5 °С, 1 ч 425 1.0 0 4 490±5 °С, 1 ч 437 1.2 0 5 490±5 °С, 3 ч 437 1.0 0 Т а б л и ц а 5 Физико-механические свойства поковок после закалки и старения Сплав Механические свойства Коэффициент линейного расширения, α·10 -6 , град -1 , при температуре, ˚С σ В , МПа δ, % ψ, % 50 100 150 200 250 300 350 400 450 1 425 6.4 9.9 16.0 18.4 19.3 20.5 26.2 31.7 21.7 20.9 21.3 2 372 4.6 7.4 16.8 18.8 19.7 20.5 24.7 29.8 24.3 21.6 20.8 4 450 4.0 5.8 16.0 17.7 18.7 19.4 22.1 27.8 22.9 17.7 18.0 5 400 2.8 6.1 17.1 18.9 20.0 21.0 25.6 29.2 22.3 20.1 15.5 6 470 5.0 5.2 17.0 18.4 19.0 20.6 25.0 30.8 22.1 20.1 18.5 8 400 3.5 0 17.3 18.5 19.5 20.8 26.1 31.9 24.2 21.1 20.0 ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ТЕХНОЛОГИЯ № 1 (42) 2009 10