» » Технология термической обработки поковок и штамповок
20.01.2015

Для изготовления поковок и штамповок применяют сплавы, не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой. Чаше всего заготовками для ковки и штамповки служат слитки круглого сечения либо промежуточные прессованные заготовки. При производстве мелких штамповок используют также катаную заготовку
Термическая обработка — последняя операция, влияющая на формирование структуры поковок и штамповок. Режимы термической обработки приведены в табл. 7 и 8.
Сложность закалки поковок и особенно штамповок связана с большими габаритами и непростой фор полуфабрикатов. Сочетание в одном полуфабрикате тонких и массивных сечений приводит к сложному закону распределения напряжении при закалке и вызываемому этой причиной короблению. Для снижения поводок и коробления уменьшают интенсивность охлаждения при закалке, подогревая воду в закалочном баке.
Тонкостенные детали охлаждают при закалке в следующих средах:
1) штамповки из сплава АК4-1 с толщиной стенки 8 мм — в кипящей воде или в водных растворах полимеров;
2) штамповки из сплава AK6 с толщиной стенки до 50 мм - в воде при температуре 90° С;
3) штамповки из сплава В93 и детали из них - в воде при температуре 75—85° С;
4) штамповки из сплава АК8 с толщиной стенки до 30 мм — в воде при температуре 80° C.
Подогрев воды снижает интенсивность отвода тепла в области высоких температур, и поэтому уровень термических напряжений и соответствующее ему коробление уменьшаются.
Механические свойства поковок и штамповок в значительной мере зависят от структуры полуфабрикатов В большинстве случаев желательно получение мелкозернистой однородном структуры по всему сечению полуфабриката. Эта структура в зависимости от требовании, предъявляемых к полуфабрикатам, может быть полигонизованной или рекристаллизованной. На практике же структура поковок и штамповок часто получается неоднородной, что вызывает снижение механических свойств Получение регламентированной структуры (полигонизованной или рекристаллизованной) по всему объему полуфабрикатов —задача сложная. Она может быть решена, если для выбора режимов деформации и термической обработки использовать диаграммы структурных состояний для сплавов предложенные Ю. М. Вайнблатом. Рассмотрим последовательность выбора режимов с целью получения регламентированной структуры на примере штамповок из сплава АМг6. Целью является получение полигонизованной структуры штамповок, поставляемых потребителю после отжига при 310—330° С При достаточно больших степенях деформации, соответствующих условиям получения штамповок, структура деформированного полуфабриката определяется только температурой tа и скоростью деформации ε и не зависит от степени деформации t. Рассмотренные закономерности относятся только к горячей деформации. Диаграмма структурных состояний сплава АМг6 после деформации (рис. 37) состоит из двух областей. Область IV правее линии CC на рис. 37 соответствует режимам деформации при которых протекает метадинамическая рекристаллизация. При всех других режимах деформации, фигуративные точки которых не попадают в область IV, структура не рекристаллизована.
Так, например, если деформацию проводить со скоростью ε0 (рис. 37), соответствующей скорости деформации на прессе, то при температурах деформации ниже положения точки 2 и выше положения точки 3 рекристаллизация протекать не будет.
В температурной области между точками 2 и 3 непосредственно после деформации без дополнительных нагревов протекает метадинамическая рекристаллизация.
Технология термической обработки поковок и штамповок

При нагреве деформированного материала до 320° С (температура отжига для сплава АМг6) в течение длительного времени на диаграмме структурных состоянии появляются дополнительные области с разными структурами. Область II расположенная ниже линии В—В, соответствует режимам деформации, при которых после отжига протекает полная статическая рекристаллизация. Она соответствует низким температурам и высоким скоростям деформации, когда накапливается большая упругая энергия в металле, являющаяся движущей силой процесса статической рекристаллизации
Если деформация проходит по режимам, фигуративные точки которых располагаются выше линии А—А, то статическая рекристаллизация при температуре 320° С не происходит из-за недостаточного запаса упругой энергии в металле. Запас внутренней энергии достаточен лишь для протекания процессов полигонизации, и структура металла в этой области будет полигонизированной. Положение линии А—А соответствует условию равенства температур нагрева (t=320° С) и начала рекристаллизации tнр: аналогично на линии В—В t=tkp.
Между линиями А—А и В—В расположена область режимов деформации III, после отжига при температуре 320 С смешанных структур из-за частичного прохождения рекристаллизационных процессов.
При нагреве металла до температуры 440° С из-за большей по сравнению с 320° С подвижности атомов рекристаллизация протекает в материале, имеющем меньший запас упругой энергии Поэтому линии А —А и В—В смещаются соответственно в положения А'—A' и В'—В'.
Если вернуться к выбранной скорости деформации ε0, то в зависимости от температуры деформации tд и режима последующего нагрева будут наблюдаться следующие структуры. При деформации в области температур ниже точки 1 после отжига при 320° С структура полностью рекристаллизована. При tд выше точки 4 структура полигонизована, за исключением интервала значении tд между точками 2 и 3, где структура рекристаллизова на после деформации. При значениях tд на отрезке 1-4 структура частично рекристаллизована.
После нагрева при температуре 440° С соответствующие структурные области ограничены такими же точка ми, но со штрихами.
Выше был рассмотрен пример выбора режимов деформации для получения регламентированной структуры после отжига сплава, не упрочняемого термическом обработкой. Диалогичным образом могут быть выбраны и режимы деформации и отжига для получения мелкозернистой структуры после закалки сплавов, упрочняемых термообработкой.
Горячепрессованные заготовки под ковку и штамповку из многих алюминиевых сплавов имеют структурное упрочнение (пресс-эффект). При последующей горячей деформации (прокаткой, ковкой, штамповкой) стабильность структуры, как правило, снижается. Тем не менее часто при штамповке стабильность структуры оказывается достаточной для предотвращения рекристаллизации при закалке. Структура таких изделий, как и прессованных, полигонизована, а структурное упрочнение сохраняется.
Структурное упрочнение может быть получено в штамповках и другим путем: заготовки после прессования подвергают холодной деформации и рекристаллизационному отжигу для получения мелкозернистой cтруктуры. Полученная при этом структура имеет высокую термическую стабильность. Затем из рекристаллизованных заготовок изготовляют штамповки по режимам деформации, позволяющим получить полигонизованную структуру.