PL225918B1 - Sposob polepszania wlasciwosci mechanicznych stopu aluminium zawierajacego dodatek Sc i Zr - Google Patents
Sposob polepszania wlasciwosci mechanicznych stopu aluminium zawierajacego dodatek Sc i ZrInfo
- Publication number
- PL225918B1 PL225918B1 PL410072A PL41007214A PL225918B1 PL 225918 B1 PL225918 B1 PL 225918B1 PL 410072 A PL410072 A PL 410072A PL 41007214 A PL41007214 A PL 41007214A PL 225918 B1 PL225918 B1 PL 225918B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- stage
- mechanical properties
- temperature
- alloy
- aluminum alloy
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000654 additive Substances 0.000 title 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000005480 shot peening Methods 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003913 materials processing Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Straightening Metal Sheet-Like Bodies (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Sposób polepszania właściwości mechanicznych stopu aluminium zawierającego dodatek Sc i Zr polega na tym, że stop poddany uprzednio trójetapowemu przesycaniu, po którego każdym etapie stop schładza się w wodzie o temperaturze 0°C, poddaje się najpierw procesowi przeciskania przez zagięty kanał w temperaturze pokojowej, a następnie procesowi powierzchniowego kulowania śrutem okrągłym stalowym. W wyniku zastosowania tego sposobu uzyskuje się stop aluminium z dodatkiem Sc i Zr, który charakteryzuje się gradientową warstwą umocnienia o twardości powierzchniowej 245 HV, rdzenia 220 HV oraz granicy wytrzymałości 445 MPa i plastyczności 415 MPa.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób polepszania właściwości mechanicznych stopu aluminium zawierającego dodatek Sc i Zr, przeznaczonego na elementy funkcjonalne maszyn pracujące w warunkach zmęczenia stykowego bądź zużycia ciernego.
Jednym z najpopularniejszych spośród procesów SPD (ang. Severe Plastic Deforma tion), definiowanych jako procesy obróbki plastycznej wykorzystujące akumulację bardzo dużych odkształceń, jest proces ECAP (ang. Equal Channel Angular Pressing) przeciskania przez zagięty kanał, zwany również ECAE (z ang. Equal Channel Angular Extrusion). Proces ten polega na wielokrotnym przeciskaniu próbki przez kanał kątowy o określonej geometrii. W wyniku oddziaływania naprężeń ścinających w obszarze zagięcia kanału materiał ulega odkształceniu i deformacji.
Drugim popularnym procesem obróbki plastycznej SPD jest kulowanie powierzchniowe SP (ang. Shot Peening). Kulowanie realizowane jest poprzez wywieranie dynamicznego nacisku na powierzchnię obrabianego metalowego elementu przez twardszy element (kulki, śrut), efektem czego jest powstanie odkształceń plastycznych i wytworzenie ściskających naprężeń własnych w warstwie wierzchniej obrabianego elementu.
Z opisu zgłoszenia patentowego PL 398270 A1 znany jest sposób polepszania właściwości mechanicznych stopów aluminium utwardzanych wydzieleniowo, polegający na jednoetapowym przes ycaniu stopu w temperaturze 500-52O°C oraz dwustopniowym starzeniu, w którym stop przed procesem starzenia poddaje się obróbce plastycznej metodą zgniotu objętościowego w procesie dwukrotnego przeciskania przez zagięty kanał lub metodą zgniotu powierzchniowego w procesie śrutowania, bądź obróbka plastyczna stanowi pierwszy etap starzenia, w którego drugim etapie osadza się na powierzchni stopu powłokę gradientową.
W opisie patentowym US 5513512 ujawniono sposób podwyższania właściwości mechanic znych stopów aluminium w procesie ECAP, polegający na zmianie położenia obrabianego elementu przy kolejnych etapach przeciskania przez zagięty kanał.
Metoda podwyższania właściwości mechanicznych stopów aluminium w ten sposób została opisana w publikacjach:
Reviews on Advance Materials Science, 8, (2004), 107;
Applied Mathematical Modeling, 34, (2010), 1901-1917;
International Journal Advanced Manufacturing Technology, 46, (2010), 411-421;
Materials Science Engineering, 525, (2010), 2831 -2844.
Z opisu patentowego US 8631673 B2 wiadomo, że dzięki wprowadzaniu do matrycy obróbczej dodatkowego kanału technologicznego do obróbki plastycznej ECAP istnieje możliwość uzyskania stopu aluminium o zwiększonych właściwościach mechanicznych oraz strukturze ultra drobnoziarnistej w stosunku do stopów otrzymanych przy użyciu klasycznej matrycy obróbczej.
Inne przykłady wykorzystania klasycznej obróbki plastycznej ECAP do obróbki plastycznej stopów aluminium zostały opisane w opisach patentowych: US 5400633, US 5600989, US 5850755, US 5904062.
W opisach zgłoszeń patentowych US 4799974 A, US 4092181 A, US 3763603, US 3073022 A, US 5916383 A, oraz publikacjach:
International Journal of Fatique, 25, (2003), 59-66;
International Journal of Fatigue, 26, (2004), 849-856;
International Journal of Fatigue, 31, (2009), 1225-1236;
Applied Surface Science, 258, (2012), 6831 -6840;
Surface and Coatings Technology, (219), 2013, 15-30 opisano sposób polepszenia właściwości wytrzymałościowych stopów aluminium w wyniku k ulowania powierzchniowego SP.
Natomiast z opisu zgłoszenia patentowego EP 2450146 A1 znany jest sposób poprawy właściwości obrabianego materiału w wyniku połączenia procesu kulowania powierzchniowego z obróbką cieplną.
W opisie patentowym US 3706606 opisuje się możliwość podwyższenia właściwości wytrzym ałościowych stopów aluminium poprzez kombinację utwardzania wydzieleniowego, polegającą na przesycaniu w wodzie lub sprężonym powietrzu oraz etapowego starzenia oraz kombinację odkształcenia plastycznego poprzez walcowanie lub ciągnienie oraz etapowego starzenia.
PL 225 918 B1
Ze względu na występowanie w nowoczesnych stopach aluminium różnorodnych wydzieleń, standardowy zabieg przesycania może nie doprowadzić do ich rozpuszczenia w niewystarczającym stopniu. Sposobem na kontrolowane rozpuszczenie wszystkich grup faz występujących w materiale może być przesycanie etapowe, polegające na n-krotnym przeprowadzeniu przesycania standardowego.
Wpływ parametrów przesycania, takich jak szybkość nagrzewania i czas wytrzymania w danej temperaturze na rozpuszczanie się faz dla przypadku stopu aluminium z dodatkiem Sc i Zr omówiono w publikacjach:
Journal of Alloys and Compounds, 492, (2010), 143-148;
Acta Materialia, 56, (2008), 3723-3738;
Metallurgical Science and Technology, (2007), 11-21;
International Journal of Fatigue, 30, (2008), 635-641;
Materials and Design, 42, (2012), 347-352;
Journal of Materials Processing Technology, 210, (2010), 2135-2141.
Z opisu patentowego US 4431467 znany jest sposób podwyższenia właściwości mechanic znych stopów aluminium, polegający na poddaniu stopu aluminium przesycaniu oraz trójetapowemu starzeniu, zaś z opisów patentowych US 7214281 i US 3198676 sposób podwyższania tych właściwości polegający na przesycaniu i dwuetapowym starzeniu.
Z danych literaturowych wynika, że istnieje możliwość zwiększenia właściwości wytrzymałościowych przy wykorzystaniu poszczególnych procesów obróbki SPD, jednak dotychczas nie zostały podjęte próby ich połączenia.
Sposób polepszania właściwości mechanicznych stopu aluminium zawierającego dodatek Sc i Zr, z wykorzystaniem procesu przesycania, procesu obróbki plastycznej w drodze przeciskania przez zagięty kanał oraz procesu obróbki plastycznej w drodze kulowania powierzchniowego śrutem w temperaturze pokojowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że stop poddany uprzednio trójetapowemu przesycaniu, którego pierwszy etap prowadzi się w temperaturze 250-300°C w czasie 85-120 min, drugi etap w temperaturze 350-400°C w czasie 60-90 min, zaś trzeci etap w temperaturze 450-500°C w czasie 30-60 min i po którego każdym etapie stop schładza się w wodzie o temperaturze 0°C, poddaje się najpierw procesowi przeciskania przez kanał zagięty pod kątem 90°-135°, z prędkością przeciskania 0,5-1 mm/s w temperaturze pokojowej, a następnie procesowi powierzchniowego kulowania śrutem z prędkością roboczą 20-80 m/s i przy odległości dyszy roboczej od obrabianej powierzchni 50-90 mm, stosując śrut okrągły stalowy o średnicy 0,15-0,45 mm i o twardości 45-55 HRC.
W wyniku zastosowania sposobu według wynalazku uzyskuje się stop aluminium z dodatkiem Sc i Zr, który charakteryzuje się gradientową warstwą umocnienia o twardości powierzchniowej 245 HV, rdzenia 220 HV oraz granicy wytrzymałości 445 MPa i plastyczności 415 MPa. Tymczasem w ramach dotychczasowych sposobów polepszania właściwości mechanicznych stopu aluminium z dodatkiem Sc i Zr, stop ten poddawany jest umocnieniu powierzchniowemu zamiennie z objętościowym. Zastosowanie umocnienia powierzchniowego umożliwia zwiększenie twardości powierzchni w drodze w ytworzenia gradientowej warstwy umocnienia pozostawiając niezmienione właściwości mechaniczne rdzenia materiału, natomiast stosowanie obróbki plastycznej objętościowej powoduje podwyższenie parametrów rdzenia bez wytworzenia gradientowej warstwy umocnienia.
Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.
P r z y k ł a d I
Stop aluminium zawierający, oprócz Al, w procentach wagowych: 5% Mg, 1,5% Mn, 0,8% Sc, 0,4% Zr poddano trójetapowemu wygrzewaniu: w temperaturze 250°C w czasie 85 min (I etap), w temperaturze 350°C w czasie 60 min (II etap), w temperaturze 450°C w czasie 45 min (III etap), przy czym po każdym etapie stop schładzano w wodzie o temperaturze 0°C. Materiał po przesycaniu został poddany deformacji plastycznej, najpierw w drodze przeciskania przez kanał zagięty pod kątem φ 135°, z prędkością przeciskania 1 mm/s w temperaturze pokojowej i później kulowaniu śrutem okrągłym stalowym o średnicy 0,35 mm, twardości 48 HRC, w temperaturze pokojowej przy prędkości roboczej 60 m/s i odległości dyszy roboczej od obrabianej powierzchni 90 mm.
Uzyskano stop aluminium z gradientową warstwą umocnienia o twardości powierzchniowej 205 HV, twardości rdzenia 190 HV, o granicy wytrzymałości 405 MPa i plastyczności 375 MPa.
PL 225 918 B1
P r z y k ł a d II
Stop aluminium zawierający, oprócz Al, w procentach wagowych: 5% Mg, 1,5% Mn, 0,8% Sc, 0,4% Zr poddano trójetapowemu wygrzewaniu: w temperaturze 280°C w czasie 90 min (I etap), w temperaturze 350°C w czasie 75 min (II etap), w temperaturze 470°C w czasie 30 min (III etap), przy czym po każdym etapie stop schładzano w wodzie o temperaturze 0°C. Materiał po przesycaniu poddano deformacji plastycznej najpierw w drodze przeciskania przez kanał zagięty pod kątem φ 120°, z prędkością przeciskania 0,75 mm/s w temperaturze pokojowej i później kulowaniu śrutem okrągłym stalowym o średnicy 0,35 mm, twardości 48 HRC, w temperaturze pokojowej, przy prędkości roboczej 80 m/s i odległości dyszy roboczej od obrabianej powierzchni 50 mm.
Uzyskano stop aluminium z gradientową warstwą umocnienia o twardości powierzchniowej 212 HV, twardości rdzenia 198 HV, o granicy wytrzymałości 423 MPa i plastyczności 392 MPa.
P r z y k ł a d III
Stop aluminium zawierający, oprócz Al, w procentach wagowych: 5% Mg, 1,5% Mn, 0,8% Sc, 0,4% Zr poddano trójetapowemu wygrzewaniu: w temperaturze 280°C w czasie 90 min (I etap), w temperaturze 350°C w czasie 60 min (II etap), w temperaturze 470°C w czasie 30 min (III etap), przy czym po każdym etapie stop schładzano w wodzie o temperaturze 0°C. Materiał po przesycaniu poddano deformacji plastycznej, najpierw przeciskaniu przez kanał zagięty pod kątem φ 105°, z prędkością przeciskania 0,5 mm/s w temperaturze pokojowej i następnie kulowaniu śrutem okrągłym stalowym o średnicy 0,35 mm, twardości 48 HRC, w temperaturze pokojowej przy prędkości roboczej 60 m/s i odległości dyszy roboczej od obrabianej powierzchni w zakresie 70 mm.
Uzyskano stop aluminium z gradientową warstwą umocnienia o twardości powierzchniowej 245 HV, twardości rdzenia 220 HV, o granicy wytrzymałości 445 MPa i plastyczności 415 MPa.
Claims (1)
- Sposób polepszania właściwości mechanicznych stopu aluminium zawierającego dodatek Sc i Zr, z wykorzystaniem procesu przesycania, procesu obróbki plastycznej w drodze przeciskania przez zagięty kanał oraz procesu obróbki plastycznej w drodze kulowania powierzchniowego śrutem w temperaturze pokojowej, znamienny tym, że stop poddany uprzednio trójetapowemu przesycaniu, którego pierwszy etap prowadzi się w temperaturze 250-300°C w czasie 85-120 min, drugi etap w temperaturze 350-400°C w czasie 60-90 min, zaś trzeci etap w temperaturze 450-500°C w czasie 30-60 min i po którego każdym etapie stop schładza się w wodzie o temperaturze 0°C, poddaje się najpierw procesowi przeciskania przez kanał zagięty pod kątem 90°-135°, z prędkością przeciskania 0,5-1 mm/s w temperaturze pokojowej, a następnie procesowi powierzchniowego kulowania śrutem z prędkością roboczą 20-80 m/s, przy odległości dyszy roboczej od obrabianej powierzchni 50-90 mm, stosując śrut okrągły stalowy o średnicy 0,15-0,45 mm i o twardości 45-55 HRC.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL410072A PL225918B1 (pl) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Sposob polepszania wlasciwosci mechanicznych stopu aluminium zawierajacego dodatek Sc i Zr |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL410072A PL225918B1 (pl) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Sposob polepszania wlasciwosci mechanicznych stopu aluminium zawierajacego dodatek Sc i Zr |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL410072A1 PL410072A1 (pl) | 2016-05-09 |
| PL225918B1 true PL225918B1 (pl) | 2017-06-30 |
Family
ID=55910569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL410072A PL225918B1 (pl) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Sposob polepszania wlasciwosci mechanicznych stopu aluminium zawierajacego dodatek Sc i Zr |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL225918B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109778087A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-05-21 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种车轮热处理及抛丸方法 |
-
2014
- 2014-11-06 PL PL410072A patent/PL225918B1/pl unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109778087A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-05-21 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种车轮热处理及抛丸方法 |
| US11207760B2 (en) | 2019-03-22 | 2021-12-28 | Citic Dicastal Co., Ltd. | Thermal treatment and shot peening method for wheel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL410072A1 (pl) | 2016-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2638139C2 (ru) | Ковка в открытом штампе с раздельными проходами трудных для ковки и чувствительных к траектории деформирования сплавов на основе титана и на основе никеля | |
| RU2688109C2 (ru) | Способы обработки сплавов титана | |
| JP6077000B2 (ja) | 円錐状金属部材のねじり強ひずみ加工法 | |
| Hwang et al. | Effect of reduction of area on microstructure and mechanical properties of twinning-induced plasticity steel during wire drawing | |
| Jin et al. | Continuous high strength aluminum bolt manufacturing by the spring-loaded ECAP system | |
| JP2016512173A5 (pl) | ||
| JPH1029160A (ja) | 高硬度金属製品のショットピ−ニング方法及び高硬度金属製品 | |
| CN110788150A (zh) | 一种高强韧性绳钢丝的生产方法 | |
| PL225918B1 (pl) | Sposob polepszania wlasciwosci mechanicznych stopu aluminium zawierajacego dodatek Sc i Zr | |
| Milutinović et al. | Comparison of some mechanical properties and micro-topography of a component with non-axisymmetric geometry manufactured by cold orbital and hot forging | |
| Pachla et al. | High-pressure equipment for cold severe plastic deformation working of materials. | |
| JPH10100069A (ja) | ショットピ−ニング方法及び処理物品 | |
| Bruder et al. | Severe plastic deformation by equal channel angular swaging | |
| RU2354488C2 (ru) | Способ изготовления нарезного ствола | |
| WO2007080750A1 (ja) | スパッタリング用チタン材の製造方法 | |
| RU2532700C2 (ru) | Способ изготовления высокоответственных изделий из трехкомпонентного титанового сплава | |
| Chang-Young et al. | Grain size dependence of flow stress in ECAPed Ti with constant texture | |
| CN108796405A (zh) | 一种提高牙种植体用丝材强度的方法 | |
| Hepke et al. | Investigation of the influence of low cycle alternating bending loads on the properties of thin sheets possessing different crystal lattice structures | |
| Shon et al. | A Study on the Plastic Forming by Rotary Swaging Process | |
| Shih et al. | Die Wear and Galling in Stamping DP980 Steel | |
| Yu et al. | Influence of Heat Treatment on Hot-rolled Sheet Forming of Ti–6Al–4V Alloy | |
| Polyakova et al. | Сomparative analysis of high carbon steel behavior on contact surface with a tool in different methods of deformational nanostructuring | |
| Al-Qawabah | Investigation on the Effect of Roller Burnishing Process on the Surface Quality and Microhardness of Cu-Zn-Al Sma Alloys | |
| Svistun et al. | FEATURES OF THE WIRE DRAWING TECHNOLOGY FOR ADDITIVE MANUFACTURING |