RU2631574C1 - Способ получения сортового проката сплавов магния системы Mg-Al - Google Patents
Способ получения сортового проката сплавов магния системы Mg-Al Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631574C1 RU2631574C1 RU2016137642A RU2016137642A RU2631574C1 RU 2631574 C1 RU2631574 C1 RU 2631574C1 RU 2016137642 A RU2016137642 A RU 2016137642A RU 2016137642 A RU2016137642 A RU 2016137642A RU 2631574 C1 RU2631574 C1 RU 2631574C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rolling
- alloy
- magnesium
- circle
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
- B21C23/02—Making uncoated products
- B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к механико-термической обработке магниевых сплавов, и может быть использовано в прокатном производстве магниевых деформируемых сплавов. Способ получения сортового проката из сплава на основе магния системы Mg-Al включает горячую деформацию путем продольной сортовой прокатки прутков круглого сечения за 6 проходов с суммарной величиной логарифмической деформации е = 1,6, причем прокатку проводят с постоянной скоростью в калибрах «круг-овал-круг» в области температур рекристаллизации с закалкой заготовки в воду при переходе с одного калибра на другой и последующим нагревом до температуры прокатки, при этом после каждого прохода осуществляют ротацию заготовки вокруг оси прокатки на 90°. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных свойств для предела текучести более чем на 25-45% с одновременным снижением коэффициента анизотропии прочностных свойств в 2-3 раза относительно исходного состояния. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Способ относится к области металлургии, в частности к механико-термической обработке магниевых сплавов, и может быть использован в прокатном производстве магниевых деформируемых сплавов. Результатом применения является изготовление сортового проката магниевых сплавов системы Mg-Al в виде цилиндрических прутков-полуфабрикатов повышенной прочности с низким значением анизотропии механических свойств в целях дальнейшего использования в качестве конструкционного материала в различных областях промышленности, приборостроения и медицине.
Известен способ получения деформированных полуфабрикатов магниевых деформируемых сплавов с использованием матрицы для равноканального углового прессования в 4 прохода с поворотом заготовки вокруг оси на 90 градусов после каждого прохода (US2016168678A1, от 16.01.2016), в котором конечные изделия получают путем продавливания металлической заготовки через каналы под углом в 90° со скоростью 4 мм/с при температуре 300°С и суммарной деформацией в 320%. Способ позволяет получать прутки со средним размером зерна в 350 нм и пластичностью до 30%. Недостатками аналога является использование технически сложного оборудования, необходимость предварительных операций деформирования, прогрева и специальной поверхностной обработки заготовки.
Также известен аналог (RU 2220016, от 27.12.2003) по получению магниевых сплавов повышенной прочности путем прессования магниевых сплавов при температурах 270-420° С со скоростью течения материала 1,5-15 м/мин и последующей правки растяжением. При прессовании используется специальная матрица с рабочим пояском, имеющим сужающуюся форму в сторону выхода металла. Недостатками данного аналога является использование длительных процессов прессования, снижающих производительность.
Еще одним аналогичным решением является метод, описанный в RU2040585 (от 25.07.1995) «Способ обработки магниевых сплавов», который заключается в использовании операции предварительной горячей деформации в области температур 200-400°С и последующей гидроэкструзии при 40-150° С со степенью деформации 14-40%. Способ позволяет повысить прочность магниевых сплавов на 20-40% и снизить анизотропию механических свойств в отдельных случаях до минимальных значений.
За прототип взято техническое решение (S. A. Bozhko, S. Ya. Betsofen, Yu. R. Kolobov, and T. N. Vershinin. Formation of the Structure and Properties of an Mg–Al–Zn–Mn Alloy during Plastic Deformation by Rolling // Russian Metallurgy (Metally), Vol. 2015, No. 3, pp. 205–210), основанное на проведении механико-термической обработки прутков из магниевого сплава МА5 методом продольной сортовой прокатки в 6 проходов с суммарной величиной логарифмической деформации е = 1,6. Данный способ обеспечивает значительный прирост прочности в сплаве МА5 на 25-30% и формирование низкого уровня анизотропии механических свойств: отношение пределов текучести на сжатие/растяжение ~ 40% в исходном состоянии и 12 % вдоль оси прутка после обработки.
Недостатком прототипа является узкая сфера его применения, а именно только для сплава МА5, включающего наибольшее содержание алюминия как легирующего элемента среди сплавов системы Mg-Al .
Задачей предлагаемого изобретения является расширение арсенала способов получения сортового проката магниевых сплавов системы Mg-Al в виде цилиндрических прутков-полуфабрикатов повышенной прочности с низким значением анизотропии механических свойств.
Технический результат - повышение прочностных свойств для предела текучести более чем на 25-45% с одновременным снижением коэффициента анизотропии прочностных свойств в 2-3 раза относительно исходного состояния.
Заявленный технический результат достигается предложенным способом, включающим горячую деформацию заготовок круглого сечения магниевых сплавов системы Mg-Al путем продольной сортовой прокатки в 6 проходов с постоянной скоростью и суммарной логарифмической деформацией е ≈ 1,6, в который внесены следующие новые признаки:
- прокатку проводят в калибрах «круг-овал-круг» в области температур рекристаллизации с закалкой заготовки в воду при переходе с одного калибра на другой и последующим нагревом до температуры прокатки,
- после каждого прохода осуществляют ротацию заготовки вокруг оси прокатки на 90°.
При этом для сплава МА5 оптимальная скорость прокатки 70 мм/с при температуре 350-300°С, а для сплава МА2-1 оптимальная скорость прокатки 40 мм/с при температуре 350°С. Превышение указанных скоростей прокатки, так же как и снижение температуры прокатки для каждого сплава, может привести к растрескиванию материала и разрушению заготовки. Превышение температуры прокатки приводит к разупрочнению материала за счет рекристаллизации, а снижение скорости прокатки не является целесообразным, так как не обеспечивает получения заявленного технического результата.
Предлагаемый способ позволяет сформировать сильнодеформированную структуру в сплавах МА5 и МА2-1 за счет ротации заготовки в ходе прокатки при переходе между калибрами вокруг оси прокатки. Это обеспечивает изменение ориентации деформированной структуры, сформированной за предыдущий проход, и снижение деформационного сопротивления материала за счет дополнительной активации базисного скольжения и двойникования при дальнейшей прокатке, что обеспечивает дальнейшее накопление пластической деформации (фиг. 3 и 4), т.е. - повышение прочностных характеристик, и рассеивание кристаллографической текстуры, приводящее к снижению коэффициента анизотропии свойств согласно данным измерений отношения пределов текучести на растяжение и сжатие.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется изображениями, приведенными на фигурах 1-4.
На фигуре 1 изображена схема расположения калибров и их форма: А – калибр овальной формы и Б – калибр круглой формы.
На фигуре 2 изображена схема расположения валков прокатного стана и указано направление их вращения во время прокатки: А – верхний и Б – нижний валки.
На фигуре 3 изображена структура сплава МА2-1: А – исходная структура сплава МА2-1 и Б – изображение структуры сплава МА2-1 после прокатки.
На фигуре 4 изображена структура сплава МА5: А – исходная структура сплава МА5 и Б – изображение структуры сплава МА5 после прокатки.
Пример реализации способа
Для прокатки использовался стан сортовой прокатки трехвалковый «ТРИО-180». Реализация способа заключается в проведении продольной сортовой прокатки заготовки круглого сечения в калибрах по схеме «круг-овал-круг» за 6 проходов, с суммарной логарифмической деформацией за три цикла е ≈ 1,6.
Пример 1. Для магниевого сплава МА5 химсостав регламентирован ГОСТ 14957-76.
В исходном состоянии прессованная заготовка цилиндрической формы из сплава МА5 обладает пределом текучести на растяжение вдоль оси заготовки 232 МПа и анизотропией пределов текучести на сжатие/растяжение в продольном сечении примерно 40 %. (Е.Ф. Волкова, В.В. Антипов. Магниевые сплавы // Все материалы. Энциклопедический справочник, №5, 2012 г.).
Исходную заготовку сплава МА5 в виде прутка диаметром 20 мм в первом проходе прокатывают при температуре 350°С с линейной скоростью заготовки 70 мм/с в калибре овальной формы с вертикальной осью овала 14 мм (фиг. 1 А), а затем после ротации заготовки вокруг оси прокатки на 90° прокатывают во втором проходе в круглом калибре диаметром 16 мм (фиг.1 Б) при той же температуре. В промежутке между проходами заготовку закаливают в воду и затем повторно нагревают до температуры прокатки в течение 10-15 минут.
На третьем и четвертом проходах полученную заготовку диаметром 16 мм прокатывают со снижением температуры прокатки на четвертом проходе до 300°С и использованием других пар калибров «овал-круг» меньших размеров: овал с вертикальной осью 9,5 мм и круг диаметром 12 мм. Полученную заготовку диаметром 12 мм на пятом и шестом проходах прокатывают при 300°С с использованием овала с вертикальной осью 8 мм и круга диаметром 9 мм. В конце прокатки заготовку, полученную в виде прутка диаметром 9 мм, закаливают в воду. Скорость прокатки постоянная на каждом проходе.
Для сплава магния МА5 в прутке диаметром 9 мм, полученном прокаткой по примеру 1, прочность изменяется для предела текучести с 230 МПа до 320 МПа, а коэффициент анизотропии механических свойств для отношения пределов текучести на растяжение/сжатие вдоль оси прутка с 40% в исходном состоянии до 12%.
Пример 2. Для магниевого сплава МА2-1 химсостав регламентирован ГОСТ 18351-73.
В исходном состоянии прессованная заготовка цилиндрической формы из сплава МА2-1 обладает пределом текучести на растяжение вдоль оси заготовки в 155 МПа и анизотропией свойств на сжатие/растяжение в продольном сечении примерно 46% (Е.Ф. Волкова, В.В. Антипов. Магниевые сплавы // Все материалы. Энциклопедический справочник, №5, 2012 г.).
Прокатка сплава МА2-1 осуществляется аналогично примеру 1 с той разницей, что линейную скорость заготовки для всех проходов при прокатке устанавливают на уровне 40 мм/сек, а прокатку осуществляют при постоянной температуре 350°С.
Для прутка сплава магния МА2-1 диаметром 9 мм, полученном после шести проходов, прочность изменяется для предела текучести на растяжение с 155 МПа до 310 МПа, коэффициент анизотропии пределов текучести на растяжение/сжатие снижается с 46% в исходном состоянии до 25%.
В виду того, что существенной с точки зрения химического состава и механико-термической обработки разницей между сплавами МА5 и МА2-1 является количество алюминия в составе, предлагаемый способ подходит также для обработки и других сплавов магния системы Mg-Al с содержанием алюминия в диапазоне между значениями ГОСТа, указанными для сплавов МА5 и МА2-1. При этом условия прокатки будут определяться содержанием алюминия в том или ином сплаве.
Claims (3)
1. Способ получения сортового проката из сплава на основе магния системы Mg-Al, включающий горячую деформацию путем продольной сортовой прокатки прутков круглого сечения за 6 проходов с суммарной величиной логарифмической деформации е = 1,6, отличающийся тем, что прокатку проводят с постоянной скоростью в калибрах «круг-овал-круг» в области температур рекристаллизации с закалкой заготовки в воду при переходе с одного калибра на другой и последующим нагревом до температуры прокатки, при этом после каждого прохода осуществляют ротацию заготовки вокруг оси прокатки на 90°.
2. Способ получения сортового проката из сплава на основе магния системы Mg-Al по п.1, отличающийся тем, что для сплава МА5 прокатку проводят с оптимальной скоростью 70 мм/с при температуре 350-300°С.
3. Способ получения сортового проката из сплава на основе магния системы Mg-Al по п.1, отличающийся тем, что для сплава МА2-1 прокатку проводят с оптимальной скоростью 40 мм/с при температуре 350°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137642A RU2631574C1 (ru) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Способ получения сортового проката сплавов магния системы Mg-Al |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137642A RU2631574C1 (ru) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Способ получения сортового проката сплавов магния системы Mg-Al |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2631574C1 true RU2631574C1 (ru) | 2017-09-25 |
Family
ID=59931284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016137642A RU2631574C1 (ru) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Способ получения сортового проката сплавов магния системы Mg-Al |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2631574C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108220725A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-06-29 | 河北工业大学 | 一种高性能镁合金棒材的制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1756007A1 (ru) * | 1989-06-21 | 1992-08-23 | Московский станкоинструментальный институт | Способ изготовлени заготовок из сортового проката |
RU2040585C1 (ru) * | 1991-06-21 | 1995-07-25 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Способ обработки магниевых сплавов |
RU2220016C1 (ru) * | 2002-07-01 | 2003-12-27 | Закрытое акционерное общество "Промышленный центр "МАТЭКС" | Способ производства прессованных изделий из магниевых сплавов |
US20160168678A1 (en) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | Jiangyin Biodegrade Medical Technology Co., Ltd | Ultrafine-grained profile of twin-crystal wrought magnesium alloys, preparation process and use of the same |
-
2016
- 2016-09-21 RU RU2016137642A patent/RU2631574C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1756007A1 (ru) * | 1989-06-21 | 1992-08-23 | Московский станкоинструментальный институт | Способ изготовлени заготовок из сортового проката |
RU2040585C1 (ru) * | 1991-06-21 | 1995-07-25 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Способ обработки магниевых сплавов |
RU2220016C1 (ru) * | 2002-07-01 | 2003-12-27 | Закрытое акционерное общество "Промышленный центр "МАТЭКС" | Способ производства прессованных изделий из магниевых сплавов |
US20160168678A1 (en) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | Jiangyin Biodegrade Medical Technology Co., Ltd | Ultrafine-grained profile of twin-crystal wrought magnesium alloys, preparation process and use of the same |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Bozhko S.A. et al, Formation of the structure and properties of an Mg-Al-Zn-Mn alloy during plastic deformation by rolliong, Russian metallurgy (Metally), 2015,No. 3, pp. 205-210. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108220725A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-06-29 | 河北工业大学 | 一种高性能镁合金棒材的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Akbaripanah et al. | Microstructural homogeneity, texture, tensile and shear behavior of AM60 magnesium alloy produced by extrusion and equal channel angular pressing | |
CN104379785B (zh) | α+β型Ti合金及其制造方法 | |
US10046374B2 (en) | Method of producing high-strength rods of austenitic steel and a rod produced by such method | |
JP2007291488A (ja) | マグネシウム合金材料製造方法及び装置並びにマグネシウム合金材料 | |
Stefanik et al. | Properties of the AZ31 magnesium alloy round bars obtained in different rolling processes | |
Prokoshkin et al. | Manufacturing of long-length rods of ultrafine-grained Ti-Ni shape memory alloys | |
Won et al. | Microstructure and strength–ductility balance of pure titanium processed by cryogenic rolling at various rolling reductions | |
CN112281025A (zh) | 一种tc4钛合金丝材及其制备方法 | |
Chen et al. | Comparison of annealing on microstructure and anisotropy of magnesium alloy AZ31 sheets processed by three different routes | |
JP6432614B2 (ja) | 金属管の冷間圧延方法および製造方法 | |
RU2631574C1 (ru) | Способ получения сортового проката сплавов магния системы Mg-Al | |
Stefanik et al. | Analysis of the effect of rolling speed on the capability to produce bimodal-structure AZ31 alloy bars in the three-high skew rolling mill | |
JP7080639B2 (ja) | ステンレス鋼ストランドの製造方法及びステンレス鋼ストランド | |
US2029728A (en) | Rolling magnesium alloys | |
JP6785366B2 (ja) | チタン合金素材 | |
RU2692539C1 (ru) | Способ получения объемных заготовок высокомарганцевой стали с рекристаллизованной мелкозернистой структурой | |
JP6339588B2 (ja) | とりわけ医療用インプラントのためのナノ結晶チタンの製造方法、及び、医療用チタンインプラント | |
RU2709554C1 (ru) | Способ упрочнения пластической деформацией проволоки | |
RU2604075C1 (ru) | Способ получения наноструктурированных прутков круглого сечения из титанового сплава вт22 | |
Sharma et al. | Mechanical anisotropy of aluminium aa1050 and aluminium alloy aa6016 produced by accumulative roll bonding | |
JPH06292906A (ja) | チタンおよびチタン合金棒,線材の製造方法 | |
US3014824A (en) | Rolling magnesium alloy | |
KR20160052985A (ko) | 반복적 비틀림 소성가공법을 이용한 금속소재 가공방법 | |
RU2743269C1 (ru) | Способ производства круглой калиброванной стали с ультрамелкозернистой структурой | |
Leszczyńska-Madej et al. | Effect of Severe Plastic Deformation on Microstructure and Properties of Polycrystalline Aluminium Al99. 5 |