Алюминиевый деформируемый сплав АМг6

Получение алюминиевого сплава АМг6: для выплавки алюминия АМг6 подготавливают шихту и затем производят ее плавку. Загрузка шихтовых материалов в печь при приготовлении деформируемых алюминиевых сплавов должна производиться в соответствии с общими правилами и учетом наименьших потерь металла при плавке в виде угара и минимального загрязнения сплава неметаллическими включениями. Наиболее рациональным в этом отношении является следующий порядок загрузки шихты. Сначала в печь загружают чушковый первичный алюминий, потом бракованные слитки, затем отходы первого сорта и рафинированный переплав, затем лигатуры. Медь может быть введена в расплав как в виде алюминиевомедной лигатуры, так и в виде электролитической меди и отходов.

Температура расплава перед введением меди должна быть в пределах 710—750° С. Легкоокисляющиеся металлы (магний, цинк) вводятся в расплав в чистом виде после полного расплавления всей шихты при температуре расплава 660—720° С.

Магний вводят в расплав с помощью колокольчика (дырчатой коробки), а цинк — погружают в расплав ложкой.

Перед введением легкоокисляющих металлов расплав очищают от шлака.

Для обеспечения более равномерного распределения легирующих компонентов после введения каждого из них расплав тщательно перемешивают.

В случае приготовления мягких сплавов (АВ, АМц) рекомендуется загружать и плавить составляющие шихты одновременно.

Технология приготовления деформируемых алюминиевых сплавов, содержащих более 5% Mg, имеет некоторые особенности вследствие повышенной их окисляемости в жидком состоянии.

Алюминиевомагниевые сплавы с высоким содержанием магния обладают повышенной склонностью к образованию горячих трещин в слитках непрерывного литья. Это объясняется малой прочностью сплавов при высоких температурах и формированием на поверхности слитка непрочной и рыхлой окисной пленки магния. Так, по мнению В. А. Ливанова, микротрещины, которые возникают на поверхности, становятся местами концентрации напряжений и при недостаточно равномерном охлаждении вызывают появление горячих трещин. На горячеломкость алюминиевомагниевых сплавов (АМг5В и АМг6) большое влияние оказывает содержание основных компонентов и примесей.

Исследованиями установлено, что для снижения горячеломкости сплавов АМг5В и АМг6 необходимо:

1) поддерживать отношение содержания железа и кремния выше 1,5;

2) выдерживать содержание марганца в сплаве 0,50—0,55%;

3) производить подшихтовку бериллием в количестве 0,0001 — 0,0002%.

Присадка бериллия не только снижает склонность сплава к горячеломкости, но и обеспечивает серебристый цвет поверхности слитка.

Для получения слитков без грубых скоплений интерметаллических соединений содержание титана и ванадия в сплавах АМг5В и АМг6 должно быть по 0,02—0,05% каждого.

Таким образом, при расчете и составлении шихты для алюминиевомагниевых сплавов должны быть учтены изложенные выше особенности.

Плавка алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния должна проводиться по возможности в печах, исключающих контакт печных газов с расплавом, с применением защитных флюсов.

После расплавления всех составляющих шихты расплав тщательно перемешивают, снимают шлак с поверхности расплава и отбирают жидкий металл для образцов на экспресс-анализ. Отбор проб рекомендуется производить при температуре 710— 740° С из средней зоны по глубине ванны расплава.

В случае положительных результатов экспресс-анализа расплав подвергают рафинированию.

Из сплава АМг6 выпускается много видов проката, один из самых высокотехнологичных это биметалические листы.

Производство биметалла: алюминиевый сплав — сталь Х18Н10Т.Для соединения разнородных металлов, которые не поддаются сварке плавлением, широко используют метод биметаллических проставок; в этом случае сварку плавлением производят между однородными металлами, а роль соединительного шва разнородных металлов выполняет многослойный металл, который в настоящее время получил название конструкционного материала. Основное его отличие состоит в том, что толщина покрытия должна быть равной или несколько больше основного слоя. В качестве такого материала хорошо зарекомендовал себя биметалл сплав АМг6-сталь Х18Н10Т

Большая толщина алюминиевого покрытия обусловливается как конструкцией, так и необходимостью интенсивного отвода тепла при сварке с границы соединения, чтобы предотвратить прохождение диффузионных процессов, вызывающих охрупчивание переходного слоя.

В настоящее время разработана технология прокатки биметаллических листов стали с алюминиевыми сплавами, обеспечивающая равное соотношение слоев и высокую стабильность свойств.

При теплой прокатке стали Х18Н10Т пластические характеристики при одних и тех же обжатиях практически в 2 раза выше, чем при холодной прокатке. В отличие от малоуглеродистой стали, у стали Х18Н10Т провалы пластичности в температурном интервале 200-400° С отсутствуют.

Поэтому совместную прокатку нержавеющей стали с алюминиевыми сплавами целесообразно проводить при повышенных температурах.

В работе описан метод асимметричной прокатки конструкционного биметалла сталь—алюминиевые сплавы, который предусматривает однопроходную схему с обжатием алюминиевого сплава до 80%. При такой прокатке происходит в основном пластическая деформация алюминиевого сплава. Сталь при этом не деформируется.

Несмотря на преимущества этого метода (сталь остается недеформированной), ширина листа ограничена силовыми возможностями оборудования и обычно не превышает 250—300 мм.

Более благоприятна схема получения таких листов прокаткой симметричным пакетом, поскольку она исключает изгиб полосы в процессе деформации.

Симметричный пакет представляет собой комбинацию четырех листов, сложенных в следующей последовательности: АМг6-Х18Н10Т-Х18Н10Т-АМг6. Листы сплава АМг6 имеют припуск до 30 мм по отношению к стальным листам, что позволяет крепить пакет и исключает попадание смазки в процессе прокатки на границу соединения слоев.

Стальные листы сваривают по торцам (со стороны задачи и выхода пакета из валков). Прокатка симметричных пакетов (толщина стального слоя в пакете 10 мм) с соотношением слоев АМг6 и стали 1,5 : 1 при температуре 370-390° С, с суммарным обжатием 55—60% и с обжатием за проход от 10 до 30% показала, что увеличение частного обжатия до 30% приводит к гофрам, надрывам и полному разрушению стального слоя.

В процессе совместной прокатки в сплаве АМг6 возникают сжимающие напряжения, в то время как в стальном слое — растягивающие, в результате которых может разрушиться стальной слой (см. рисунок).

Температура нагрева пакетов ограничивается интервалом 370—390° С, иначе в средней части биметаллического пакетанаблюдается большой перепад температуры по ширине, достигающий 40—50 град.

Несмотря на то что к этому времени образуются прочные металлические связи, высокие дополнительные напряжения, возникающие в листе АМг6 вследствие неравномерной деформации, вызывают отрыв слоя АМг6 от стали и образуют складки и пузыри.

Использование для смазки охлаждения эмульсии создает более равномерное распределение температуры по всей площади пакета, в результате складки и пузыри не образуются.

Исследования показали, что при прокатке биметалла алюминиевый сплав — сталь Х18Н10Т в симметричных пакетах окисная пленка легко разрушается при небольших обжатиях. Возникающие средние удельные давления 35—60 кГ/мм²вполне достаточны для образования металлических связей.

Появившиеся мостики сцепления развиваются в процессе дальнейшей деформации, так как средние рабочие напряжения в последующих проходах велики, а относительная площадь, занимаемая окисными пленками, значительно уменьшается с увеличением степени деформации.

Поэтому наблюдается повышение прочности сцепления слоев с увеличением суммарной степени деформации.

Увеличение прочности сцепления слоев имеет свой максимум, который обусловливается прочностными свойствами более мягкого металла — алюминия.

Рациональное распределение обжатий при достаточно развитых металлических связях оказывает влияние на качество поверхности стали. Особое значение это имеет при наклепе стали, когда пластические свойства ее резко снижаются. В результате действия растягивающих напряжений на стали появляется волнистость. Это очень заметно на листах, имеющих более толстое покрытие сплава АМг6, так как неравномерность деформации в данном случае несколько выше.

Обычно в процессе многочисленных опытов подбирают оптимальные обжатия для каждого прохода при соответствующей суммарной деформации, позволяющие получать относительно ровную поверхность под плакирующим слоем сплава АМг6. Например, при суммарном обжатии в 50% количество проходов достигает 15—26 и частное обжатие в последних проходах составляет не более 2%. С увеличением толщины покрытия алюминиевого сплава при одном и том же суммарном обжатии количество проходов значительно увеличивается. Средние удельные давления, возникающие при выбранных режимах, позволяют вести прокатку листов шириной до 1400 мм и более на существующем оборудовании.