RS49735B - Postupak starenja al-mg-si legure pogodne za termičku obradu - Google Patents

Abstract

Postupak starenja Al-Mg-Si legure pogodne za termičku obradu, tako da se posle dobijanja oblika i posle hlađenja već izvučenih komada starenje obavlja na taj način što se u prvom koraku izvučeni komad zagreva do temperature između 100°C i 170°C, a u drugom koraku se izvučeni komad zagreva do krajnje održavane temperature između 160°C i 220°C, naznačen time što je brzina zagrevanja u prvom koraku najmanje 100°C/h a u drugom koraku između 5 i 50°C/h, i što se ceo ciklus starenja izvodi se u vremenskom trajanju između 3 i 24 sata. Prijava sadrži još 8 zavisnih patentnih zahteva.

Description

Postupakstarenja Al- Mg- Si legure pogodne za termičku obradu

Pronalazak se odnosi na Al-Mg-Si aluminijumsku leguru pogodnu za termičku obradu koja je posle dobijanja oblika podvrgnuta procesu starenja, gde je starenje posle hladjenja izvučenog proizvoda izvedeno u prvom koraku u kome je izvučeni proizvod zagrejan brzinom zagrevanja iznad 30°C/h do temperature izmedju 100 i 170°C, u drugom koraku u kome je izvučeni proizvod zagrejan brzinom zagrevanja izmedju 5 i 50°C/h do krajnje temperature izmedju 160 i 220°C koja se održava, a ceo ciklus starenja je izveden u vremenu izmedju 3 i 24 sata.

Postupak starenja sličan ovome je opisan u WO 95.06759. Prema ovoj publikaciji starenje se izvodi na temperaturi izmedju 150 i 200°C, a brzina zagrevanja je izmedju 10 i 100°C/h a prvenstveno 10 - 70°C/h. Kao alternativa ekvivalentna ovome predlaže se dvostepena procedura zagrevanja, gde se predlaže temperatura koja se održava u rasponu od 80 do 140°C da bi se postigla ukupna brzina zagrevanja unutar gore naznačenog raspona.

Cilj ponalaska je da obezbedi aluminijumsku leguru koja ima bolja mehanička svojstva nego da je dobijena tradicionalnim procedurama starenja i kraće ukupno vreme starenja od onog u postupku starenja opisanom u WO 95.06759. Predloženim postupkom dvobrzinskog starenja čvrstoća je maksimizirana sa minimalnim ukupnim vremenom starenja.

Pozitivan uticaj na mehaničku čvrstoću procedure dvobrzinskog starenja može se objasniti činjenicom da produženo vreme na niskoj temperaturi uopšte poboljšava formiranje precipitata Mg-Si veće gustine. Ako se cela operacija starenja izvede na takvoj temperaturi, ukupno vreme starenja biće izvan granica praktičnosti i učinak peći za starenje biće suviše nizak. Sporim povećanjem temperature do krajnje temperature starenja, veliki broj precipitata iniciranih na niskoj temperaturi će nastaviti da raste. Rezultat će biti veliki broj precipitata i vrednosti mehaničke čvrstoće kao one koje se dobijaju starenjem na niskoj temperaturi ali sa znatno kraćim ukupnim vremenom starenja.

Starenje u dva koraka takodje daje poboljšanja mehaničkoj čvrstoći, ali brzo zagrevanje od prve održavane temperature do druge održavane temperature daje znatne šanse za reverziju najmanjih precipitata, sa manjim brojem precipitata koji povećavaju tvrdoću i otud nižom mehaničkom čvrstoćom kao rezultatom. Još jedna dobrobit procedure dvobrzinskog starenja u poredjenju sa normalnim starenjem i takodje starenjem u dva koraka, je što će mala brzina zagrevanja obezbediti bolju distribuciju temperature u punjenju. Temperaturni režim izvučenih proizvoda u punjenju će biti skoro nezavisna od veličine punjenja, gustine pakovanja i debljina zidova izvučenih proizvoda. Rezultat će biti ujednačenija mehanička svojstva nego kod drugih tipova procedura starenja.

U poredjenju sa procedurom starenja opisanom u WO 95.06759 gde se sa malom brzinom zagrevanja kreće od sobne temperature, procedura dvobrzinskog starenja će skratiti ukupno vreme starenja primenom velike brzine zagrevanja od sobne temperature do temperature izmedju 100 i 170°C. Rezultujuća čvrstoća će biti skoro jednako dobra kada sporo zagrevanje počne od srednje temperature kao kada sporo zagrevanje počne od sobne temperature.

Pronalazak se takodje odnosi na Al-Mg-Si leguru kod koje se posle prvog koraka starenja primenjuje zadržavanje od 1 do 3 sata na temperaturi izmedju 130 i 160°C.

U prvenstvenom rešenju pronalaska krajnja temperatura starenja je bar 165°C a najviše 205°C. Kada se koriste ove preporučene temperature ustanovljeno je da se mehanička čvrstoća maksimizira dok ukupno vreme starenja ostaje unutar razumnih granica.

Da bi se smanjilo ukupno vreme starenja kod operacije dvobrzinskog starenja bolje je izvesti prvi korak starenja najvećom mogućom brzinom zagrevanja, koja po pravilu zavisi od raspoložive opreme. Zato, u prvom koraku zagrevanja treba koristiti brzinu od bar 100°C/h.

Kod drugog koraka zagrevanja brzina zagrevanja mora biti optimizirana obzirom na ukupnu vremensku efikasnost i krajnji kvalitet legure. Zbog toga brzina drugog zagrevanja treba da bude bar 7°C/h a najviše 30°C/h. Kod brzina zagrevanja manjih od 7°C/h ukupno vreme starenja će biti dugo sa niskim učinkom peći za starenje kao rezultatom, a kod brzina zagrevanja većih od 30°C/h mehanička svojstva biće lošija od idealnih.

Prvenstveno, prvi korak zagrevanja će se završiti na 130 - 160°C i na ovim temperaturama ima dovoljno precipitacije faze MgsSie da se postigne visoka mehanička čvrstoća legure. Niža temperatura u prvom koraku će dovesti do povećanog ukupnog vremena starenja a da se ne dobije dodatna čvrstoća. Ukupno vreme starenja treba da bude najviše 12 sati.

Primer 1

Tri različite legure sa sastavima datim u tabeli 1 izliveno je u šipke (|>95 mm u standardnim uslovima livenja za legure 6060. Šipke su homogenizirane brzinom zagrevanja približbo 250°C/h, period održavanja temperature je boi 2 sata i 15 minuta na 575°C, a brzina hladjenja posle homogenizacije bila je približno 350°C/h. Šipke su na kraju isečene na 200 mm dugačke komade.

Proba izvlačenja je izvedena na 800 tonskoj presi opremljenoj sudom od 4>100 mm i indukcionom peći za zagrevanje komada pre izvlačenja.

Da bi se dobile dobre mere mehaničkih svojstava profila posebna proba je izvršena sa kalupom koji je dao šipku 2<*>25 mm<2>. Sipke su bile predzagrejane do približno 500°C pre izvlačenja. Posle izvlačenja profili su ohladjeni u mirnom vazduhu za vreme od približno 2 min do temperature ispod 250°C. Posle izvlačenja profili su bili razvučeni 0.5 %. Vreme skladištenja na sobnoj temperaturi je bilo kontrolisano pre starenja. Mehanička svojstva su dobijena pomoću testa na zatezanje.

Mehanička svojstva različitih legura koje su starile različitim ciklusima starenja pokazana su u tabelama 2 - 4.

Kao objašnjenje ovih tabela poziva se na sliku 1 na kojoj su različiti ciklusi starenja pokazani grafički i identifikovani slovom. Na slici 1 ukupno vreme starenja je na x-osi a temperatura je na y-osi.

Naslovi kolona imaju sledeće značenje:

Ukupno vreme = ukupno vreme starenja za ciklus starenja

Rm = krajnji napon istezanja

Rp02 = napon pri lomu

AB = izduženje do loma

Au = proporcionalno izduženje

Svi ovi podaci su srednje vrednosti dva paralelna uzorka izvučenih profila.

Sledeći komentari bazirani su na ovim rezultatima.

Krajnji napon iztezanja (KNI) legure br. 1 je malo iznad 180 MPa posle starenja A-ciklusom i 6 sati ukupnog vremena. KNI vrednosti su 195 MPa posle B-ciklusa u trajanju od 5 sati, a 204 MPa posle 7 sati C-ciklusa. D-ciklusom KNI vrednosti dostižu približno 210 MPa posle 10 sati a 219 MPa posle 13 sati.

A-ciklusom legura br. 2 pokazuje KNI vrednost od približno 216 MPa posle 6 sati ukupnog vremena. B-ciklusom i sa 5 sati ukupnog vremena KNI vrednost je 225 MPa. D-ciklusom i sa 10 sati ukupnog vremena KNI vrednost se povećala do 236 MPa.

Legura br. 3 ima KNI vrednost od 222 MPa posle A-ciklusa i 6 sati ukupnog vremena. B-ciklusom i sa 5 sati ukupnog vremena KNI vrednost je 231 MPa. C-ciklusom i sa 7 sati ukupnog vremena KNI vrednost je 240 MPa. D-ciklusom sa 9 sati KNI vrednost je 245 MPa. E-ciklusom mogu da se dobiju KNI vrednosti do 250 MPa.

Vrednosti ukupnog izduženja izgleda da su skoro nezavisne od ciklusa starenja. Kod najveće čvrstoće vrednosti ukupnog izduženja, AB, su oko 12%, čak iako su vrednosti čvrstoće više za cikluse dvobrzinskog starenja.

Claims (9)

1. Postupak starenja Al-Mg-Si legure pogodne za termičku obradu, tako da se posle dobijanja oblika i posle hladjenja već izvučenih komada starenje obavlja na taj način što se u prvom koraku izvučeni komad zagreva do temperature izmedju 100°C i 170°C, a u drugom koraku se izvučeni komad zagreva do krajnje održavane temperature izmedju 160°C i 220°C, naznačen time stoje brzina zagrevanja u prvom koraku najmanje 100°C/h a u drugom koraku izmedju 5 i 50°C/h, i što se ceo ciklus starenja izvodi se u vremenskom trajanju izmedju 3 i 24 sata.

2. Postupak, prema zahtevu 1, naznačen time što se posle prvog koraka starenja primenjuje zadržavanje od 1 do 3 sata na temperaturi izmedju 130 i 160°C.

3. Postupak, prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što je krajnja temperatura starenja najmanje 165°C.

4. Postupak, prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što je krajnja temperatura starenja najviše 205°C.

5. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što je u drugom koraku zagrevanja brzina zagrevanja najmanje 7°C/h.

6. Postupak, prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što je u drugom koraku zagrevanja brzina zagrevanja najviše 30°C/h.

7. Postupak, prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što je na kraju prvog koraka zagrevanja temperatura izmedju 130 i 160°C.

8. Postupak, prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što je ukupno vreme starenja najmanje 5 sati.

9. Postupak, prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što je ukupno vreme starenja najviše 12 sati.