сплава АМгб при увеличении диаметра слитка со 160 до 360 мм из-за ув*личе-ния размера зерна весьма существенно снижается пластичность.

Магниевые сплавы. В промышленности из сплавов магния, подвергаемых пластической деформации, наиболее широко применяют сплавы МА2, МА1, MA2-I, МАЗ, МА5 и МА8. Сплавы МА1, МА8 обладают высокой пластичностью прн горячей и холодной обработке давлением. Предел прочности этой группы сплавов Ов = 200-ь -=-230 МПа. Сплавы магния с различным содержанием алюминия и небольшими добавле1шями цинка и марганца МА2, МА2-1, МАЗ, МА5 имеют более высокие прочностные свойства (Ов== = 240-г-ЗОО МПа) и пониженные пластические характеристики. Детали, работающие в условиях повышенных температур, изготовляют из сплавов МА9. МАИ, МА13.

Металлургические условия приготовления сплавов имеют решающее значение для последующей горячей обработки этих сплавов давлением. Поэтому следует обращать особое внимание на качество получаемых слитков.

На рис. 7 представлены диаграммы пластичности сплавов в предварительно деформированном состоянии при испытаниях на осадку под копром (вд) и прессом (Ее) и на растяжение, проведенных при температурах 20, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 °С.

Рассмотрение диаграмм рекристаллизации, например, сплавов МА2 и МАЗ прн статической (0,11 м/с) и динамической (3-5,3 м/с) осадке показывает, что при статическом однократном деформировании рекристаллизация заметно проявляется уже при темперагуре 350 °С. Прн повышении скорости деформации начало процесса рекристаллизации смещается в сторону высоких температур (600°С).

Критические деформации магниевых сплавов, вызывающие значительный рост зерна, согласно диаграммам рекристаллизации составляют 8-10 % .

Скорость деформации влияет на развитие процесса рекристаллизации, которая прн небольших скоростях деформации успевает развиться лишь при 350 С. Наоборот, при больших скоростях деформации рекристаллизация развивается при температуре еначительно большей 350 С.

Чтобы исключить получение разнозернистости при ковке магниевых сплавов, их необходимо деформировать за проход не менее чем на 15 %.

Сплавы с повышенным содержанием легирующих элементов более чувствительны к скорости деформации, поэтому их целесообразно деформировать на прессах с малыми скоростями деформации; сопротивление деформированию сплавов прн малой скорости деформации в 1,5-2 раза меньше по сравнению с обработкой их прн высоких скоростях деформации.

При разработке технологических процессов ковки магниевых сплавов на прессах и молотах можно пользоваться данными о температурах и допустимых степенях деформации (см. табл. 37, гл. П. Для большинства магниевых

28. Зависимость максимально допустимой степени деформации (%) магниевых сплавов от схемы ковки на молоте с массой падающих частей 2т

Сплав

Температурный интервал

ковки,

Схемы ковки (см. рнс. 4)

МА2 МАЗ МАИ МА5

430 420 420 380

350 340 300 300

25 15 20

Примечание. Менее пластичные сплавы МАЗ и МА5 деформировать по схемам а, в, е д не рекомендуется вследствие возникновения трещин (схемы а, е н д) н хрупкого разрушения (схема г).

сплавов допустимые степени деформации на молоте примерно в 1,5-2 раза меньше, чем на прессе. Это характеризует отрицательное влияние высокой скорости деформации на пластичность магниевых сплавов.

Продолжительность нагрева магниевых сплавов в зависимости от диаметра или толщины заготовки приведена ниже.

С повышением степени предшествующей холодной деформации зерно получается значительно мельче при снижении температуры рекристаллизации. На процесс рекристаллизации и скорость ее протекания существенно влияет также химический состав латуней. С увеличением содержания Zn темие-ра-гура начала рекристаллизации а-латуией снижается. Прн отжиге сильно

Диаметр илн толщина заготовки а, мм . . До 50 Продолжительность нагрева, мин, 1 мм диаметра (толщины)...........* 1,5

Степень деформации сплавов для различных схем ковки приведена в табл, 28.

Медные сплавы. Сплавы на медной рснове - латуни и бронзы - допускают при ковке (осадке) за один обжим степень деформации до 30 %. Ковка в горячем и холодном состоянии латуней имеет ряд особенностей, связанных с их фазовым состоянием, структурой сплава, т. е. с размером зереи. Согласно диаграмме состояния латуни с содержанием Zn до 39 % при температуре 455 °С имеют однородное состояние, т. е. область твердого раствора, - а-фазу. Сплавы этой области обладают высокой пластичностью и хорошо куются в горячем (при 750-850 О и холодном состоянии.

Латуни с содержанием Zn более 39 % имеют или двухфазную (а + р), или только однофазную структуру (р-фазу). Сплавы этой группы имеют низкую пластичность и хорошо деформируются лишь в горячем состоянии. Прн обработке латуней ковкой предпочтительна мелкозернистая структура. Двухфазные латуни, в которых а-фаза расположена на основном фоне кристаллитов Р-фазы в форме тонких игл, обладают большей пластичностью, чем латунн, в которых а-фаза выделялась в виде круглых мелких включений.

Размер зерна, а следовательно, и свойства латуней зависят от темпера-Туры отжига, степени деформации н продолжительности отжига. С повышением температуры отжига быстрее протекает процесс рекристаллизации.

50-100

(0,5-f 0,001) X X (а - 50)

Св. 100 2,0

деформированной двухфазной латуни рекристаллизация а-фазы начинается при температуре 300 °С. Однако р-фаза в этих условиях не изменяется, и рекристаллизация ее происходит при более высокой температуре. Неполная рекристаллизация оказывает отрицательное влияние на пластичность медных сплавов. Процесс рекристаллизации медных сплавов с образованием наиболее крупного зерна получается при степенях деформации 10-15 %, являющихся у этих сплавов критическими. Рекристаллизация обработки с образованием мелкого зерна происходит в том случае, когда ковка осуществляется при более высоких за-критических деформациях. Поэтому деформацию этих сплавов необходи.мо осуществлять со степенями деформации за один обжим, превышающими 15 %, при установленных температурах деформации для меди 800-950 С, а для латуней и бронз порядка 750-850 С. У латуней в зоне температур 200- 600 °С в зависимости от ее состава наблюдается хрупкость. Так, например, у латуней Л90, Л96 зона хрупкости находится в интервале температур 500-600 °С. Это в основном зависит от влияния примесей (РЬ, Sn, Bi и др.), приводящих к образованию в этих условиях хрупких межкристаллитных прослоек. Кроме того, в латуни, начиная с 450 °С и ниже, происходит образование малопластичной р-фазы, также резко снижающей пластичность сплава. Деформация при таких температурах приводит к значительному возрастанию сопротивления деформированию. Так, например, при ковке

29. Температурные интервалы ковки медных сплавов

Сплав

Медь: Ml, М2, МЗ

Латунь:

Л68, Л63 ЛАН59-3-2 ЛН65-5 ЛЖМц59-11 ЛМц58-2 ЛМцА57-3-1

Л090 Л070 Л062-ЛС60 ЛС59 ЛС59

латуни ЛС59-1 с деформацией 40% при температуре 600 °С происходит увеличение сопротивления деформированию в 4 раза. Однако с повышением температуры примеси растворяются, н пластичность латуней резко повышается. У некоторых видов бронз этот интервал зоны хрупкости значительно шире; например, для бронзы БрАЖ9-4 он составляет 200-700° С с резкимснижением пластических свойств при температуре 400°С. Температурные интервалы ковки некоторых медных сплавов приведены в табл. 29.

Оптимальной температурой ковки сплава ЛС59-1 являются 730-820 X, сплава Л90 800-900 °С, сплава БрАЖ9-4 800-900 °С. Наибольшую пластичность этот вид бронзы имеет при температуре 850 °С, когда бронза находится в однофазном состоянии. Сравнительно узкий интервал температур ковки сплавов на медной основе требует осуществление обработки давлением с минимальным количеством проходов и обжимов.

С повышением температуры выше указанных пределов наблюдается снижение пластичности вследствие резкого роста зерна, чрезмерного роста в латуни и бронзе кристаллитов Р-фазы н ослабления прочности кристаллов даже призначительныхстепеияхдеформации.

При ковке медных сплавов у нижней границы температурного интервала пластичность нх резко снижается, поэтому при обработке таких сплавов в условиях, соответствующих линейной схеме напряженного состояния (осадка, прошивка, протяжка) на плоских бойках, степень деформации следует выдерживать в пределах 30%, так как большие по величине степени деформации за один обжим приводят сплав в хрупкое состояние с образованием трещин.

Для повышения пластичности медных сплавов рекомендуется применять осадку с боковым давлением в ограничительном кольце или проводить деформацию в обойме с полным боковым давлением. В первом случае повышается пластичность из-за увеличения боковых давлений (увеличение второго и третьего главных сжимающих напряжений). В этом случае исключается возможность свободной разгонки, т. е. боковое давление на осаживаемую заготовку повысило все сжимающие главные напряжения и снизило растягивающие напряжения и деформации. Прн деформации по такой схеме хрупкое состояние ие наступает даже при деформации, превышающей 35-40 %. Однако такая схема деформации позволяет производить

ковку (осадку) при соблюдении общего правила, т. е. до момента согфн-косновення с внутренней стенкой кольца деформация не должна превышать 30 %. В противном случае может наступить хрупкое состояние сплава, приводящее к его разрушению.

Еще лучший эффект повышения бокового давления достигается при осадке заготовки в обойме, т. е. с соблюдением полного бокового давления, где не происходит нарушения контакта наружной поверхиости заготовки с внутренней поверхностью обоймы. В этом случае боковое давление вводится с самого начала осадки заготовки. В этой схеме осадки сила на растяжение обоймы создает боковое давление на заготовку. Критическая степень деформации значительно повышается по сравнению с осадкой заготовки в ограничительном ко-тьце. Таким методом деформируют при осяд-ке малопластичные труднодеформиру-емые медные сплавы.

Для всесторонней равномерной проработки структуры металла сплава наряду с осадкой применяется протяжка. С помощью протяжки можно получить поковкн заданных размеров или, например, прутков, полос, мерных и немерных по длине, из которых в горячем состоянии производится отрубка заготовок заданных размеров для дальнейшей ковки. Протяжку сплавов можно осуществлять на плоских бойках. Однако для малопластичных сплавов, как правило, применяют вырезные (особенно полукруглые) бойки, создающие всесторонний обжим, препятствующий возникновению боковых растягивающих (разрушающих) напряжений. Кроме того, вырезные бойки (полукруглые и ромбические с углом р = 90-i- 120°) позволяют достичь увеличения производительности протяжки (по сравнению с плоскими бойками) на 20-40 %. Необходимое качество металла при протяжке медных сплавов можно получить за счет небольших подач при каждом обжиме. Это приводит к большей степени уковки за каждый обжим и к интенсификации процесса протяжки. Величина относительного обжима по высоте считается критерием технологической пластичности. Операции протяжки можно осуществлять на ковочных молотах, прессах или ковочных вальцах.

Титановые сплавы. Применяемые в промышленности сплавы по уровню прочности и способности к пластической деформации подразделяются на три группы: низкой прочности (Oj, < 700 МПа) и повышенной пластичности Стехнический титан марок ВТ1-0, 1311-00, ОТ4-0, ОТ4-1); средней прочности (Og = 750-5-1000 МПа) и пластичности (ВТ5-!, ВТ6С и др.); высокой прочности (ВТ 15, ВТ 16, ВТ22 и др.); выСокая прочность сплавов достигается гакалкой и старением.

При изготовлении поковок нз титана используются г.руглые слитки диаметром 350-950 мм с массой 0,5- 15 т, получаемые вакуумно дуговой плавкой. Перед ковкой слиткн подвергаются обтачиванию по наружной поверхности.

Ковка слитков из титановых сплавов производится в три этапа. На первом этапе деформация слитка осуществляется слабыми обжимами в однофазной jj-областн со степенью деформации 20-30 % за проход до раздробления первичной литой структуры при температуре, превышающей на 150-250 °С температуру полиморфного превращения. На втором этапе производится деформация заготовки в однофазной -области с применением переменной двух-, трехкратной осадки и протяжки со сменой осей, граней и углов при температуре, превышающей на 80-120 °С температуру полиморфного Превращения. На третьем этапе осуществляется всесторонняя проработка Металла заготовки в двухфазной (а -f- Р)-области при температуре, не достигшей на 20-40 °С температуры полиморфного превращения. Для создания благоприятной структуры при ковке сплавы целесообразно нагревать до температур, соответствующих однофазной р-области. Но при таких температурах образуется крупнозернистая структура, снижающая из-за слабой прочности Границ зерен прочностные и пластические свойства поковон. Поэтому для окончательного дсформ);-рования, как правило, используются более низкие температуры, соответствующие двухфазной (а + р)-обла-сти. При ковке титановых сплавов используют в основном плоские бойки, так как эти сплавы достаточно пластичны. Иногда могут применяться и вырезные бойки. Бойки во избежание

31. Допустимые степени деформации ковки титановых сплавов

охлаждения поверхности заготовки необходимо нагревать до температуры не ниже 250-300 °С.

Большое влияние на структуру металла заготовки, величину и стабильность его прочностных и пластических характеристик оказывает температурный режим ковки, степень и скорость деформации. При выборе температуры иагрева титанового сплава под ковку и температурного интервала горячего деформирования определяющим фактором следует считать температуру полиморфного превращения. Чем выше температура полного полиморфного превращения, тем выше температурный интервал горячего деформирования. Режимы ковки промышленных титановых сплавов выбирают по данным диаграммы пластичности с учетом скорости деформации, сопротивления деформированию, структуры металла, а также температуры полного полиморфного превращения.

Рассмотрение диаграмм пластичности титановых сплавов показывает, что при температуре выше 1000 °С титановые сплавы обладают высокой пластичностью. Более легированные сплавы допускают меньшую степень деформации. Как правило, все сплавы имеют пластичность в литом состоянии существенно ниже, чем сплавы после предварительной деформации. Такая разница в пластичности наблюдается примерно до температуры 1000 °С, выше которой допустимые степени деформации разницы практически ие Имеют. Это позволяет сделать заклй-чеиие о том, что ковку литых сплавов иа основе титана следует проводить с большой осторожностью. Заканчи-

вать ковку следует при температуре, которая выше примерно иа 40-60 °С температуры окончания ковки сплавов предварительно деформированных. В зоне температур 800-900 °С для большинства титановых сплавов наблюдается резкое повышение пластичности. Ковка заготовок из слитков металла дуговой вакуумной плавки с двумя переплавами улучшает механические и технологические свойства.

Режимы ковки слитков приведены в табл. 30, а для сравнения в табл. 31, для некоторых сплавов представлены величины допустимых степеней деформации за один удар и за один вынос при динамическом деформирований.

Для получения однородной структуры и хороших показателей механических свойств металла весьма важна величиина деформации за каждый нагрев. При ковке металла предварительно деформированного в двухфазной (а+ Р)-области оптимальной является степень деформации, равная 40- 50 % за каждый нагрев или подогрев, а при ковке металла в однофазной р-области - 70 %. При ковке слитков или заготовок диаметром 350-400 мм иа последующий передел меньших размеров следует руководствоваться данными по режимам нагрева, приведенными в табл. 32.

Титановые сплавы при ковке склонны к крайне неравномерной деформации по сечению заготовки и к проявлению высокой ориентации кристаллов при односторонней деформации. Это приводит к анизотропии механических свойств. При общей степени деформации сплава ВТ1-0 примерно рав-

32. Температура и продолжительность нагрева перед ковкой титановых сплавов

ной 75-80 % и при температуре ковкн 1000-800 °С анизотропия механических свойств у этого сплава наименьшая (табл. 33).

В более легированных сплавах, например, ВТЗ-1 и ВТ5, для уменьшения анизотропии свойств и достижения однородности структуры требуется соблюдать общую степень деформации порядка 85-90 %.

Температура полного полиморфного превращения (а р р) и температура начала и конца рекристаллизации некоторых сплавов приведены в табл. 34.

Температура начала рекристаллизации обработки для сплава ВТ5 составляет 800 °С, а для сплавов ВТЗ-1, ВТ8 и ВТ9 - 900-н975С. Критические степени деформации, при которых происходит значительный рост микрозерна у титановых сплавов, находятся в пределах 2-12 %. При деформациях, равных 85 % и выше, на диаграммах

рекристаллизации этих сплавов наблюдается второй максимум, который образуется вследствие развития процесса собирательной рекристаллизации.

Для получения мелкого зерна необходимо превышать критические степени деформации за один обжим; общая степень деформации ие должна превышать 85 %. У титанового сплава ВТЗ-1 с повышением температуры ковки интервал критических деформаций расширяется и их максимумы увеличиваются. Высокая температура ковки сплавов приводит к увеличению зерна, что снижает качество поковки. Оптимальной температурой для получения мелкого зерна в однофазных сплавах является 900 °С, а в двухфазных сплавах температуру начала ковки выше 980 °С не применяют. Для сохранения хорошей пластичности сплавов не следует снижать температуру и заканчивать ковку при температуре, которая ниже температуры начала

30. Термомеханические параметры ковки сплавов иа основе титана