Файл: Разрушение алюминиевых сплавов при растягивающих напряжениях..pdf

Итак при комнатной температуре уже начальная стадия перестаривания сплава АК4-1 приводит к резкому падению разру­ шающего напряжения и работы разрушения. При температуре 300° С минимальные значения разрушающего напряжения по­ лучены для режима старения 185° С, 10 час.

Таким образом, показано, что с помощью испытания образцов при активном растяжении на установке типа ИМАШ-5С при за­ медленных скоростях деформирования можно оценить работо­ способность сплава после старения по различным режимам как при комнатной, так и при повышенных температурах, причем незначительные отклонения в режиме старения, не приводящие к заметному изменению механических свойств сплава, могут

В выпускаемых промышленностью деформированных полуфабри­

Структурно-энергетическая теория, развиваемая В. С. Ивано­ вой [119], предполагает, что чем больше однородность распреде­ ления локальных объемов, в которых запасается или выделя­ ется подводимая при деформировании энергия, тем выше энерго­ емкость металла и, следовательно, тем лучше металл сопротив­ ляется разрушению.

С помощью установки ИМАШ-5С-65 оценивалось влияние величины зерна на протекание пластической деформации, за­ рождение и развитие трещин и изменение структуры при рас­

8* 111

состоянии пересыщенный твердый раствор. Полученные данные были проверены на реальных сплавах АМгб и Д16, выплавлен­ ных в заводских условиях. Исследование влияния величины зерна на колебания локальной деформации в чистом алюминии проводили на алюминии марки А99. Сравнивали образцы литого алюминия с величиной зерна 0,5 и 5 мм.

Растяжение в условиях комнатной и повышенных температур со скоростью 2'10~6 місек показало значительную разницу в ло­ кальной деформации образцов с крупным и мелким исходным зерном (табл. 23), причем с повышением температуры разница не только сохраняется, но и увеличивается.

В литом сплаве AI—9,5% Mg и деформированных сплавах АМгб (отожженном) и Д16 (закаленном и искуственно состарен­ ном) исследования влияния величины зерна на колебания локаль­ ной деформации проводились при комнатной температуре.

На предварительно электрополированных и протравленных образцах выбирали участки с ярко выраженной разнозернистостью, на которых уколами алмазной пирамиды наносили реперные линии через 20 мкм. Характерные примеры изменения ед о к приведены на рис. 92, где наглядно видно, что даже в деформи­ рованных сплавах в участках с крупным зерном разброс значе­ ний ел о к значительно выше, чем в участках с мелким зерном. Следовательно, увеличение размера зерна в сплаве, а также разнозернистость увеличивают вероятность образования микро­ трещин.

Анализ работы разрушения на примере образцов литого сплава AI—9,5 % Mg, вырезанных из различных участков слитка,

112

Mg следует ожидать, что зоны слитка с различным зерном будут деформироваться различно, и это может оказывать влияние на механические свойства полуфабрикатов.

Для проверки этого предположения проводили исследования на сплаве АМгб (AI—6 %, Mg—0,7% Мп), представляющем в ос­ новном твердый раствор магния и марганца в алюминии. От плос­ ких слитков размером 228х 1380x370 мм, отлитых по принятой на металлургическом заводе технологии, были отобраны попереч­

114

На рис. 94 показано изменение величины зерен донной, сред­ ней и литниковой части в центральной и периферийной зонах слитка одной из серийных плавок. Аналогичные данные получены при измерении величины зерен по ширине и высоте слитков дру­ гих плавок (всего проверено 10 плавок).

Анализ приведенных данных свидетельствует, что величина зерна в поперечном сечении слитка меняется более чем в 4 раза, причем можно заметить одну и ту же закономерность: в слитках

и крупным зерном, отобранных от средней части слитков в соот­ ветствии со схемой рис. 93, были вырезаны пластины размером 300x120x30 мм для прокатки. Прокатку вели во всех случаях (до каждой исследуемой степени деформации) за один нагрев. Пластины нагревали в электропечи до температуры 460° С, время выдержки в печи —3 час. За каждый проход через валки давали 1 мм обжатия. Прокатку проводили до заданной степени дефор­ мации по одной пластине с исходным крупным и мелким зерном. Из прокатанных пластин с различной исходной величиной зерна изготавливали образцы для испытания механических свойств. На каждую точку испытывалось не менее 5—7 образцов.

Изменения механических свойств сплава в зависимости от сте­ пени деформации приведены на рис. 96, а зависимость изменения величины зерна в сплаве при прокатке — на рис. 97. Резуль­ таты замеров изменения величины зерен при различных

Рис.;96. Изменение механических свойств сплава АМгб в зависимости от сте­ пени деформации

1 — мелкое зерно; 2 — крупное зерно

Рис. 97. Изменение величины зерна в сплаве АМгб в зависимости от степени деформации

I — мелкое зерно; 2 — крупное зерно

степенях деформации свидетельствуют, что у пластин с исход­ ным крупным и исходным мелким зерном выравнивание величины зерен после прокатки не наблюдается даже п р и е с р = 8 2 % (рис. 97). Прочностные и пластические свойства пластин с мелким исход­ ным зерном, начиная с самых малых и кончая самыми большими исследованными степенями деформации, значительно выше, чем у пластин с крупным исходным зерном. Следовательно, наличие в структуре исходного слитка из сплава АМгб разнозернистости приводит к неоднородности механических свойств в горячеката­ ных полуфабрикатах (хотя образования трещин при прокатке

при горячей прокатке аналогичные исследования были проведены на промышленных слитках сплава Д16, который обладает мень­

вание поверхностных микротрещин. Указанные микротрещины, развиваясь, приводили к образованию рваных кромок у про­ катанных листов (рис. 98). На снимках отражена значительно более низкая технологичность пластин с крупным зерном. Таким образом, исследования чистого алюминия и литого сплава AI— 9,5% Mg показали, что металл с крупнозернистой структурой характеризуется большей неоднородностью протекания пластиче­ ской деформации и меньшей работой разрушения, чем металл с мелкозернистой структурой при горячей деформации высоко­ пластичного сплава (АМгб). Указанные отличия в поведении мелкозернистой и крупнозернистой структур приводят к неравно­ мерности механических свойств, которые сохраняются до самых больших исследованных степеней пластической деформации. При горячей деформации сплава с более низкими пластическими свойствами (Д16) наличие крупнозернистой структуры облегчает образование трещин. Необходимо отметить, что в промышленных сплавах образованию трещин также способствует и сегрегация примесей по границам зерен. Действие последнего фактора воз­ растает с увеличением величины зерна.

Продольные трещины

вгорячедеформированных полуфабрикатах

Визломах горячедеформированных полуфабрикатов из высоко­

легированных алюминиевых сплавов (АК6, АК8, АМгб, В92, В93 и др.) часто наблюдаются площадки вытянутой формы, имею­ щие либо блестящую, либо светлую матовую поверхность и раз­ меры до нескольких десятков квадратных миллиметров. Проведен­

ие