Вторичное старение применительно к высокопрочным алюминиевым сплавам Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ

Научный редактор раздела докт. техн. наук, профессор Е.Б. Качанов

УДК 669.71.01

ВТОРИЧНОЕ СТАРЕНИЕ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ВЫСОКОПРОЧНЫМ АЛЮМИНИЕВЫМ СПЛАВАМ

В.И. Елагин, докт. техн. наук, Л.Б. Бер, докт. техн. наук, Т.Д. Ростова, канд. техн. наук, Е.И. Швечков, докт. техн. наук,

О.Г. Уколова, канд. техн. наук (ОАО ВИЛС, e-mail: [email protected])

Изучено влияние вторичного старения на механические свойства при растяжении (ств, ст0,2> 8) и характеристики трещиностойкости (Кс, СРТУ) холоднокатаных листов толщиной 2 мм из сплавов В96Ц-3 с добавкой скандия и АД37. Вторичным старением называется низкотемпературное старение (20-100 °С), которое проводится после более высокотемпературного старения на максимальную прочность (режим Т1). Для обоих сплавов в результате оптимального вторичного старения получено заметное улучшение Кс, а для сплава В96Ц-3 - существенное уменьшение СРТУ. Результаты электронно-микроскопического исследования образцов из сплава В96Ц-3 после оптимальных режимов вторичного старения показали увеличение дисперсности упрочняющей фазы и ее объемной доли.

Ключевые слова: вторичное старение, сплавы В96Ц-3, АД37, механические свойства, КС, СРТУ, просвечивающая электронная микроскопия. "(i?)-

Secondary Ageing with Reference to High-Strength Aluminium Alloys. V.I. Yelagin, L.B. Ber, T.D. Rostova, Ye.I. Shvechkov, O.G. Ukolova.

The effect of secondary ageing on mechanical tensile properties (UTS, YS, El) and crack resistance characteristics (Kco, FCGR) of colled-rolled V96Ts-3 and AD37 alloy scandium-bearing 2 mm thick sheets has been investigated. Secondary ageing is a low-temperature ageing (20-100 °C) carried out after high-temperature ageing for maximum strength (T1 temper). The optimum secondary ageing resulted in a noticeable improvement of Kco for both alloys and in a substantial reduction of FCGR in the case of V96Ts-3 alloy. The results of electron microscopic examination of V96Ts-3 alloy specimens after optimum secondary ageing conditions showed an increase in dispersity of the strengthening phase and its volume fraction.

Key words: secondary ageing, V96Ts-3 and AD37 alloys, mechanical properties, Kco, FCGR, transmission electron microscopy.

В последние годы появились публикации зарубежных исследователей [1-5], в которых показано существенное положительное влияние некоторых режимов вторичного старения на механические свойства ряда алюминиевых сплавов.

Суть вторичного старения заключается в том, что закаленный и состаренный сплав после выдержки при температуре искусственного старения, обычно принятой для по-

лучения максимальной прочности, подвергается охлаждению в воде и последующему дополнительному старению при более низкой температуре. Для различных сплавов, исследованных в работах [ 1 -5], вторичное старение приводит к повышению разных механических свойств - либо прочности, либо пластичности, либо вязкости разрушения, либо нескольких характеристик одновременно.

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ

Время

Рис. 1. Схема возможных вариантов вторичного старения

На рис. 1 приведена схема двух возможных вариантов вторичного старения алюминиевых сплавов. Первый вариант: сокращенное старение при температуре Та (температура максимального упрочнения) ^ закалка в воде ^ длительное старение при температуре Тв (более низкой); второй вариант: все так же, как в первом варианте, плюс дополнительное старение при температуре Тс (близкой к температуре Та).

Очевидно, что эффективность термообработки с применением вторичного старения зависит от многих факторов: 1) от режимов первичного старения; 2) от температуры и выдержки при вторичном (одноступенчатом или двухступенчатом) старении. Число вариантов термообработки с применением вторичного старения может быть очень большим. Выбранные нами в этой работе немногие варианты следует рассматривать как первую (применительно к сплавам В96Ц-3 и АД37) попытку оценить возможности вторичного старения для улучшения служебных характеристик сплавов. Режим первичного старения для обоих сплавов был постоянным (температура, принятая для максимального упрочнения, при более короткой выдержке), температуру вторичного старения варьиро-

вали в пределах от 20 до 100 °С для сплава В96Ц-3 (при выдержках до 1000 ч) и от 20 до 150 °С для сплава АД37 (при выдержках до 1000 ч).

Состав сплавов и методика экспериментов

Исходными заготовками из сплава В96Ц-3 были горячекатаные листы толщиной 6 мм, из сплава АД37 - листы толщиной 10 мм. Все заготовки катали вхолодную до толщины 2 мм.

Фактический состав исследованных сплавов (листов) приведен в табл. 1.

Режим отжига перед прокаткой: 390 °С, 1 ч, охлаждение с печью до 150 °С, далее на воздухе. Схема холодной прокатки: сплав В96Ц-3 - 6-5,5-5,0-4,6-4,2-3,8-3,53,2-2,9-2,6-2,3-2,1-2,0 мм;

сплав АД37 - 10-9,2-8,4-7,8-7,0-6,2-5,44,8-3,0-2,5-2,0 мм.

Все листы закаливали по стандартным режимам: из сплава В96Ц-3 с температуры 460-470 °С, охлаждение в воде; из сплава АД37 с температуры 530-540 °С, охлаждение в воде. Режимы старения, выбранные для исследования, приведены при рассмотрении полученных свойств.

Испытания на растяжение проводили по ГОСТ 1497-84 на образцах, вырезанных в долевом направлении с определением временного сопротивления разрушению ав, предела текучести gq,2 и относительного удлинения S. Результаты испытаний приведены в табл. 2 и 3.

Испытания на СРТУ и вязкость разрушения проводили на сервогидравлической машине PSA-10 в соответствии с требованиями отраслевых стандартов ОСТ 1 92127-90 и ОСТ 90356-84. Испытывали образцы в виде пластины с центральным надрезом (типа ЦНР). Ширина образцов 100 мм, длина 300 мм. Часть образцов испытывали только на вязкость раз-

Таблица 1 Химический состав листов из сплавов В96Ц-3 и АД37

Сплав Компоненты и примеси, %

Zn Mg Cu Mn Zr Sc Cr Si Fe

В96Ц-3 АД37 7,44 0,43 1,73 0,94 1,53 0,76 0,26 0,10 0,15 0,25 0,05 0,73 0,09 < 0,1

4*

-Ф-

-Ф-

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ

Таблица 2 Режимы старения листов из сплава системы Д!-2п-Мд-Си (В96Ц-3) и их характеристики механических свойств и трещиностойкости

Номер режима Первичное старение Охлаждение Вторичное старение МПа МПа 8, % КсУ, МПаТм СРТУ, ба/бЫ, мм/кцикл при А К = 31,2 МПаТм

первая ступень вторая ступень

1 140 °С,16 ч На воздухе 20 °С,24 ч — - - 65,1 -5,3

2 То же То же 20 °С, 2 нед. 650 634 16,8 64,0 -

3 « « 20 °С, 1 мес. 648 622 15,8 62,8 -

4 « « 20 °С, 3 мес. 650 626 16,4 - -4,3

5 140 °С,4 ч В воде 20 °С, 24 ч 637 594 18,7 66,5 -4,7

6 То же То же 20 °С, 2 нед. 641 592 18,8 64,0 -3,9

7 « « 20 °С, 1 мес. 634 594 18,4 66,7 -4,70

8 « « 20 °С, 3 мес. 634 603 - 71,3 -

9 « « 65 °С, 24 ч 627 603 15,7 72,4 -2,0

10 « « 65°С,100ч 630 600 14,0 61,4 -3,3

11 « « 65°С, 1000ч 675 660 17,5 62,2 -3,3

12 « « 20 °С, 24 ч 120 °С, 24 ч 641 619 17,3 74,8 -

13 « « 20 °С, 2 нед. То же 637 616 16,7 70,9 -

14 « « 20 °С, 1 мес. « 639 617 16,2 61,7 -

15 « « 20 °С, 3 мес. « 651 609 18,8 65,9 -

16 « « 65 °С, 24 ч « 643 619 16,5 69,9 -1,8

17 « « 65°С,100ч « 637 608 16,9 62,9 -3,5

18 « « 65°С, 1000ч « - - - 64,7 -

19 « « 80 °С, 24 ч « - - - - -

20 « « 90 °С,24 ч « 653 634 19,6 67,9 -

21 « « 100°С, 24ч « 650 623 16,8 65,8 -

22 « « 80°С,100ч « - - - - -

23 « « 90°С,100ч « 647 617 18,5 59,4 -

24 « « 100°С, 100ч « 649 629 16,5 60,3 -

рушения без определения скорости роста усталостной трещины. Длина надреза на них 35 мм. На остальных образцах определяли как СРТУ, так и вязкость разрушения. Длина надреза на этих образцах 3 мм. Все образцы были ориентированы в продольном ^-Т)направлении.

При испытании на СРТУ нагружение осуществляли по синусоидальному циклу с частотой 10 Гц и коэффициентом асимметрии цикла Я = 0,1. Развитие трещины контролировали визуально, используя подсветку поверхности образца по пути прохождения трещины. Образцы предварительно полировали и наносили ре-перные точки вначале через 1,0, а далее через 2,0 мм. Образцы до разрушения не доводили, прекращая их циклическое нагружение после того, как усталостная трещина достигла длины 2ао ~ 40 мм. Значения СРТУ определяли в диапазоне изменения размаха коэффициента интенсивности напряжений АК = 15-30 МПал/м .

Расчет СРТУ проводили на ЭВМ по программе с аппроксимацией экспериментальных данных полиномом второй степени по пяти точкам. На печать выводили диаграмму циклической трещиностойкости (ДЦТ) и значения — при АК = 15, 20, 25, 30 МПаУм . dN

При испытании на вязкость разрушения КС нагружение проводили со скоростью 1,0МПаУм/с. Значения КУС вычисляли по формуле:

КС = ЩВ [паозес(пао/^)1

1/2

где Р - разрушающая нагрузка;

Щ и В - ширина и толщина образца соответственно; ао - физическая длина трещины (длина надреза совместно с выращенными от его концов усталостными трещинами).

-Ф-

-Ф-

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ

Таблица 3 Режимы старения листов из сплава системы А!-Мд-81 (АД37) и их характеристики механических свойств и трещиностойкости

Номер режима Первичное старение Охлаждение Вторичное старение МПа МПа 8, % Ксу, МПаТм СРТУ, ба/бЫ, мм/кцикл при АК = 31,2 МПаТм

первая ступень вторая ступень

1 170°С, 12ч На воздухе 20 °С, 24 ч 393 328 21,8 53,0 -2,4

2 То же То же 20 °С, 2 нед. 398 339 21,5 57,5 -

3 « « 20 °С, 1 мес. 329 276 21,1 54,2 -

4 « « 20 °С, 3 мес. - - - 56,9 -

5 170°С,4ч В воде 20 °С, 24 ч 369 273 25,0 47,0 -2,3

6 То же То же 20 °С, 2 нед. 372 274 - 47,2 -1,65

7 « « 20 °С, 1 мес. 372 270 26,1 49,0 -2,40

8 « « 20 °С, 3 мес. 364 253 29,0 49,7 -1,9

9 « « 65 °С, 24 ч 367 262 27,7 45,8 -1,9

10 « « 65°С,100ч 395 336 20,0 58,0 -3,8

11 « « 65°С,1000ч 401 357 18,7 57,3 -3,3

12 « « 20 °С,24 ч 150°С, 12ч 390 305 24,9 45,4 -

13 « « 20 °С, 2 нед. То же 392 312 23,7 44,7 -

14 « « 20 °С, 1 мес. « 390 307 23,4 48,6 -

15 « « 20 °С, 3 мес. « 388 303 23,9 51,1 -

16 « « 65 °С, 24 ч « 389 303 24,4 44,9 -2,1

17 « « 65°С,100ч « 409 358 16,0 60,7 -3,0

18 « « 65°С, 1000ч « 410 362 18,0 60,6 -2,3

19 « « 80 °С, 24 ч « 391 305 23,9 53,6 -

20 « « 90 °С, 24 ч « 387 307 24,2 54,5

21 « « 100°С,24ч « 383 302 20,7 53,6

22 « « 80°С,100ч « 391 311 23,5 54,7

23 « « 90°С,100ч « 382 296 24,4 52,9

24 « « 100°С,100ч « 389 297 19,2 54,1 -

Для испытаний на КУс использовали как отдельные образцы, так и образцы, на которых вначале определяли СРТУ.

Полученные характеристики трещинос-тойкости приведены в табл. 2 и 3.

Результаты экспериментов

Микроструктура листов из обоих сплавов в продольном направлении показана на рис. 2. Листы из сплава В96Ц-3 имеют нерекристал-лизованную структуру, что подтверждено рент-

а б

Рис. 2. Микроструктура холоднокатаных листов толщиной 2 мм из сплавов В96Ц-3 (а) и АД37 (б) в закаленном состоянии, х400

"Ф

-Ф-

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ

Рис. 3. Рентгенограмма закаленного листа из сплава В96Ц-3:

съемка на просвет в Мо-излучении

геноструктурным методом (рис. 3), а листы из сплава АД37 - в основном рекристаллизо-ванную.

Механические свойства и трещиностойкость.

Сплав В96Ц-3. Данные, приведенные в табл. 2, показывают:

1) естественного старения сплава как после стандартного первичного старения 140 °С, 16 ч (режимы 1, 2, 3, 4), так и после сокращенного (режимы 5, 6, 7, 8), практически не происходит, уровень механических свойств и характеристик трещиностойкости после вторичного старения при 20 °С до 3 мес. остается ниже, чем после стандартного режима Т1;

2) улучшение свойств наблюдается только после одноступенчатого вторичного старения при 65 °С или после двухступенчатого, при котором первая ступень проводится при 65 °С, а вторая - при 120 °С, 24 ч.

Свойства листов после наиболее эффективных режимов вторичного старения в сравнении со свойствами листов, состаренных по стандартному режиму Т1, приведены в табл. 4 и 5. Как видно из табл. 4, простой режим 9 вторичного старения после укороченного первичного старения позволяет при небольшом снижении ав и ад,2 (на 3-4 %) повысить КУС на 14 % при значительном уменьшении СРТУ (~ на 59 %).

га

=г

^

Ю

га

2

л

2

Л 0)

а

? 1-

>

л н

л 5

3- X

X (1)

а) а

с ^ > 2

о о

о X

X н

Ч а

о л

о с Ч X л

к н

о

X 0) а о с

л X

н А

о X

о X

а)

о а

X л

У н

5 о

ао

о о

н г.

са са

а) ц о н о

о о с Ц

со 2

(О оа

О) о

са >5

л О

са са

л о

ц о

с о

о

о ^

ь X

са 0)

о X

н са

о л

а

Ц о

л са

са

н

о

>5

О

са

О

4 ^ (0 II ьс < мм/кцикл СО О 00 00 с^" со со

ку (ширина образца 100 мм) КП, % + 14,0 -3,3 -2,2

4 а П ю ^ ^ ¡м 3, 2, 1, 2, со ь- со со

СО КП, % -3,6 -14

% оо сэ ю_ СО ю" I4-"

ей о Ь % П, К 23 1 * ¥ -- +

МПа ь- оо о о (М о о со со со со со

ш Ь КП, % ю о . 1 00 00 + -- +

МПа О) ь- о ю ^ ¡м оо ь-со со со со

Вторичное старение вторая ступень 1 III

первая ступень 65 °С,24 ч 65°С,100ч 65°С,1000ч

I

ш а со

I-

о ф

0

1

с ф

1=

а ф

* ф

.

00 с\Г

О)

ф-

"Ф

-Ф-

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ

-Ф

ю га =1

к

^

ю га

2 л 2

£ 0)

а*-

Г| « ^

г *

х <а

а) а & *

Р2 и о

ш а

4 га

И

^ га

а с

я х

и I о х

к <° о а х л т н

5 и ао о о н

сй

сй

о н

и ц

И

<о £

2 « сй

(б о

ш са

л и

Ё °

§1 са а)

9 1

н са

О св

^ о

л са

са

н

и

>5

о

са

о

4 ^ П5 и ьс < мм/кцикл СО - 1,8 - -

СО 5 1 О КП, % + 17,8 + 10 +7 +3,6

э 5 со ур СО * а, ю о 4 СО П 2 63,5 ,8 ,9 ,9 ,8 4, 9, 7, 5, 7666

СО КП, % ++++

% 16,3 ,3 ,5 ,6 ,8 7, 6, 9, 6,

о КП, % -1,2 -1,2 +1,1 -0,6

Ь МПа 7 2 6 9943 т- Т- 00 (М 6666

т Ь % П, К (М О) СО -г- 1, 0, 0, 0, --++

МПа О) 6 Т- 00 00 о 4455 6666

ш I ш . СО 1-о вторая ступень (М Ф 1 р * » « о н 2

ш 0 1 X . о 1-ш первая ступень 20 °С,24 ч 65 °С,24 ч 90 °С,24 ч 100°С,24ч

е Ф

и н е а ч, X > ■ со

а т 6 т

с 1 с«

е о н р 0 I ф

4 I

в 1 Ф

а ■

е

П со

к

X

о

. СО

р 5 и 3,

* ое 2,

а 1,

ф ^

о

т

л О

N(00^ ■ (М (М

с; ю со

а с

0

1

1=

со га =1

к

^

ю га

са о н

и

ц

2

(б са н и >5 о са и о и

x

сан

се >

и 5 ■ *

к а> 5 а

х > ® 2

И

м г

о (б

Н

¡Р & о

н са

а) ц

и о с n

со

3

(б са

(б ц

с

и о

са о н

и

ц

(б са н и >5 о са о

4

£ Е

£ о.

о

со

I I

Ьс

<

Ф

е X >

и

н ■ со

е о

а ч 00

а т 2 со

с 1 I

е о р ф

н X и 0 7 I ф

в 1 ■

а

е со

П к X

а ш

*

ш а

см"

Я оо о оо еосчеосч

I I

ку (ширина образца 100 мм) КП, % -16,3 +5,6 +4,0 -18,0 + 10,5 + 10,1 -2,3 -0,7 -2,3

4 а П М ,9 ,8 ,0 ,3 ,9 ,7 ,6 ,6 ,4 ,6 4, 5, 8, 7, 4, 0, 0, 3, 4, 3, ю ^юю^сосоююю

СО КП, % - +28 6, 13 13 25 16 11 12 3, + - -1 +1 -2 -1 1+ +1 -

% ,5 ,7 ,0 ,7 ,4 ,0 ,0 ,9 ,2 ,7 1, 7, 0, 8, 4, 6, 8, 3, 4, 0, (М (М(Мт-(Мт-т-(М(М(М

о Ь КП, % -16,8 +6,6 + 13,3 -3,8 + 11,5 + 14,9 -3,1 -2,5 -4,1

МПа Ю (МСОЬ-ООСО(МЮЬ-(М Т- соооюоюсоооо 00 (М00 00 00 00 00 00 00 00

ш Ь КП, % ,6 ,8 ,5 ,2 ,6 0 ,8 ,7 ,6 - 1, 5, 7, 4, 9, 1 4, 3, 2, -++++++++

МПа Ю ь-ют-0)0)0т-ь-00 Ь- СОООСООт— ососо оо оооо^оо^^оооооо

Вторичное старение вторая ступень ^^ ф 1 1 1 1 р ^^ * * * * о н-5

первая ступень 65 °С,24 ч 65°С,100ч 65°С,1000ч 65 °С,24 ч 65°С,100ч 65°С,1000ч 80 °С,24 ч 90 °С,24 ч 100°С,24ч

ф ^

о

т

, т

i

ф

■ ф *

о

о ь-

00 с\Г

го:

шмооо^

т- (М (М

ф-

-Ф-

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ

Очень длительное старение при 65 °С (режим 11) позволяет заметно повысить характеристики статической прочности (на 4-5 %) при значительном снижении СРТУ. Хорошие результаты получены также (см. табл. 5) при использовании двухступенчатых режимов 16 и 20 вторичного старения при тех же прочностных характеристиках, что и после старения по стандартному режиму Т1, вязкость разрушения повышается на 7-10 % при резком снижении СРТУ.

Сплав АД37. Как видно из табл. 3, вторичное старение сплава АД37 так же, как и сплава В96Ц-3, при 20 °С до 3 мес. не приводит к повышению механических свойств и улучшению трещиностойкости после первичного старения при 170 °С, 4 ч. Уровень свойств при такой термообработке остается ниже, чем при стандартном старении Т1 (170 °С, 12 ч). Положительные результаты были получены только в случаях применения вторичного старения при температуре 65 °С.

В табл. 6 приведены свойства листов из сплава АД37, подвергнутых одноступенчатому или двухступенчатому вторичному старению при температурах 65 °С и выше. Одноступенчатые режимы старения при 65 °С (режимы 10, 11) позволяют повысить по сравнению с режимом Т1 ав на 5-7,5 %, а0,2 на 6-13,3 %, КС на 4-5 %. Двухступенчатые режимы 17 и 18 обеспечивают повышение ав на 9-10 %, а0,2 на 11-15 %, КС на 10 % при небольшом снижении удлинения. СРТУ листов из сплава АД37, как видно из табл. 6, во всех исследованных режимах старения невысокая и соответствует уровню СРТУ лучших конструкционных алюминиевых сплавов.

Электронно-микроскопические исследования листов из сплава В96Ц-3.

Заготовки для фольг в виде дисков 0 3,0 мм вырезали в плоскости листа на электроэрозионном станке. Затем заготовки утоняли механически на шлифовальных бумагах разной зернистости с промежуточным травлением в 20 % ЫаОИ и осветлением НЫОз. Окончательно фольги утоняли в установке для двухсторонней струйной полировки в электролите 30 % ИЫОз-метанол при -20 °С. Фольги изучали в микроскопе JEM100CX.

На рис. 4, а видно, что закаленные листы имеют нерекристаллизованную структуру с субзернами размером 0,5-2,0 мкм. Иногда встречаются отдельные более крупные субзерна, а возможно и зерна размером до 3,0 мкм (рис. 4, б).

На рис. 5 представлены темнопольные изображения частиц фазы А!з(вс, Zr), полученные

Рис. 4. Микроструктура закаленного листа из сплава В96Ц-3. ПЭМ

Рис. 5. Дисперсоиды AÊ3 (Sc, Zr) в закаленном листе из сплава В96Ц-3. ПЭМ:

темнопольное изображение в сверхструктурном рефлексе фазы

26

ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕГКИХ СПЛАВОВ № 2 2013

-Ф-

-Ф-

4*

"Ф

-Ф-

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ

в сверхструктурных рефлексах. Частицы имеют структуру Ll2, сферическую форму и размеры 10-30 нм (в основном, 15-20 нм). Они неравномерно распределены в объеме сплава.

Было проведено сравнительное электронно-микроскопическое исследование природы упрочняющих выделений после серийного режима старения на максимальную прочность 140 °С, 16 ч и после ступенчатого старения 140 °С, 4 ч, охлаждение в воде + вторичное

б

Рис. 6. Частицы упрочняющих выделений ц'- и ц-фаз в листах из сплава В96Ц-3. ПЭМ:

а - ступенчатое старение по режиму 140 °С, 4 ч, охлаждение в воде +65 °С, 24 ч; б - старение по режиму Т1 (140 °С, 16 ч + длительное естественное старение); темнопольное изображение в сверхструктурном рефлексе фазы

старение 65 °С, 24 ч. По данным микродифракции упрочняющие выделения в обоих случаях представляют собой частицы п'- и п-фазы с ориентационными соотношениями № 1 и № 2 (П1 и П2).

По темнопольным изображениям были оценены размеры выделений (рис. 6). После ступенчатого режима со сравнительно коротким старением при 140 °С и вторичным старением при 65 °С часть упрочняющих выделений имеют размеры 2-4 нм, а часть - несколько более крупный размер 4-6 нм (см. рис. 6, а). Можно предположить, что более мелкие частицы относятся к п'-фазе, а более крупные - к п-фазе. После старения по серийному режиму Т1 частицы упрочняющих выделений значительно крупнее и более однородны по размерам (см. рис. 6, б). Средний размер частиц составляет 5-7 нм.

Исследования тех же образцов методом дифференциальной сканирующей калориметрии показали, что в случае ступенчатого режима с вторичным старением на второй ступени эндотермический пик растворения дисперсных частиц п'- и п-фазы в интервале 120-200 °С и экзотермический пик выделения этих частиц на кривых нагрева заметно больше, чем соответствующие пики после серийного режима старения 140 °С, 16 ч. Это означает, что первый режим обеспечивает выделение большей объемной доли дисперсных частиц упрочняющих фаз.

Заключение

Проведена экспериментальная работа по опробованию влияния некоторых режимов вторичного старения на свойства двух промышленных сплавов: сплава на основе системы А1^п-Мд-Си (В96Ц-3) и сплава на основе системы А1-Мд-Б1-Си (АД37).

Установлены некоторые режимы вторичного старения, которые обеспечивают лучшее сочетание свойств, чем стандартные режимы старения.

Для сплава В96Ц-3 простой режим вторичного старения 65 °С, 24 ч после сокращенного первичного старения при 140 °С позволяет при незначительном снижении характеристик статической прочности (на 3-4 %)

-Ф-

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ

улучшить характеристики трещиностойкости (до 50 %). После двухступенчатого вторичного старения (65 °С, 24 ч + 120 °С, 24 ч) достигается тот же эффект улучшения трещиностой-кости при еще меньшем снижении статической прочности (см. табл. 4, 5).

Для сплава АД37 положительный эффект вторичного старения установлен при более длительных выдержках при той же температуре 65 °С. Так, например, после вторичного старения при 65 °С, 100 ч характеристики статической прочности и вязкости разрушения повышаются на 5-6 %, но СРТУ при этом практически не изменяется.

Электронно-микроскопические исследования образцов сплава В96Ц-3 после различной термообработки показали, что применение вторичного старения по оптимальным режимам приводит к увеличению объемной доли и дисперсности упрочняющих фаз по сравнению со стандартным режимом старения Т1.

Таким образом, проведенная работа показала положительные результаты применения вторичного старения для сплавов В96Ц-3 и АД37. Учитывая, что диапазон варьирования параметров исследованных режимов вторичного старения (а также предшествующего первичного) был сравнительно невелик, можно ожидать, что последующие исследования позволят дополнительно оптимизировать режимы вторичного старения.

Выводы

1. Изготовлены холоднокатаные листы из двух алюминиевых сплавов авиационного на-

значения, которые были разработаны ранее в ВИЛСе: из высокопрочного сплава В96Ц-3 системы А1^п-Мд-Си и коррозионно-стойкого сплава АД37 системы А1-Мд-Б1.

2. С целью повышения уровня механических свойств и трещиностойкости сплавов исследовано влияние вторичного старения, которое проводится после обычного первичного старения при более низкой температуре, на механические свойства при растяжении (ав, ад,2, 5) и трещиностойкость (Кс и СРТУ) листов.

3. Для листов обоих исследованных сплавов определены режимы вторичного старения, применяемые после первичного старения при сокращенной выдержке, которые существенно улучшают комплекс свойств по сравнению со свойствами после стандартного режима Т1.

4. Сравнительные электронно-микроскопические исследования листов из сплава В96Ц-3 после старения по стандартному режиму Т1 и после старения по лучшему режиму с применением вторичного старения показали, что вторичное старение приводит к заметному увеличению объемной доли и дисперсности частиц упрочняющих фаз.

5. Целесообразно продолжить работы по вторичному старению сплавов В96Ц-3 и АД37 главным образом в направлении изучения влияния вторичного старения на свойства листов из сплава В96Ц-3 (включая сопротивление коррозии) после первичного старения по режимам Т2 и Т3.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Polmer I.J. // Proceedings of the 9 - International Conference on Aluminium Alloys (9-ICAA). 2004. Р. 1-14.

2. Lumley R.N., Polmear I.J., Morton A.J. // Там

же. - Р. 85-95.

3. O'Donnell R.G., Lumley R.N., Polmear I.J. //

Там же. Р. 975-980.

4. Dupasquier A., Somoza A., Lumley R.N., Polmear I.J. // Там же. Р. 1135-1140.

5. Lumley R.N., Buha J., Polmear I.J., Morton A.J., Grosky A.G. // Proceedings of the 10 - ICAA. 2006. Р. 283-290.