Влияние режимов прокатки и отжига на свойства листовых полуфабрикатов из алюминиевого деформируемого сплава 1580

Проведено исследование технологичности и свойств листового проката, полученного из крупногабаритного слитка сплава 1580 с пониженным содержанием скандия в пределах его марки. Выполнена оценка технологичности обработки слитка при горячей и холодной прокатках, изучено влияние степени деформации и режимов отжига на свойства холоднокатаных полуфабрикатов из указанного сплава. В качестве объекта исследований выбран крупногабаритный слиток сечением 500×2100 мм из сплава 1580 с содержанием скандия 0,067 мас.%, полученный в промышленных условиях. Методика проведения работы включала несколько этапов прокатки и термообработки листовых полуфабрикатов на различных стадиях разработанного режима деформации металла и испытания механических свойств образцов из них на универсальной машине LFM 400 kN. Для выполнения исследований из слитка вырезали темплет размером 60×500×900 мм, а из него получали заготовки под прокатку размерами 50×180×300 мм, которые подвергали гомогенизационному отжигу по двухступенчатому режиму, разработанному ранее для данного сплава. В результате горячей прокатки отожженных заготовок при температуре их нагрева 450 °С и суммарном относительном обжатии ε_Σ = 84÷90 % получали листовые полуфабрикаты толщиной 5–8 мм. Далее, после их отжига при t = = 320 °С в течение 6 ч, с помощью холодной прокатки изготавливали тонколистовые полуфабрикаты толщиной от 2 до 6 мм. Выполнен анализ их механических свойств в деформированном и отожженном состояниях, который показал, что накопление суммарной степени деформации при холодной прокатке до ε_Σ = 38 % обеспечивает у сплава 1580 рост прочностных свойств до σ_0,2 = 380 МПа, а после этого интенсивность роста замедляется и при ε_Σ = 60 % наблюдали σ_0,2 = 400 МПа. Проведено также исследование влияния отжига при t = 250÷350 °С на механические свойства листового проката. Установлено, что он приводит к снижению прочностных показателей и повышению пластичности, а максимальные значения условного предела текучести соответствуют температурам отжига 250–275 °С при достаточно высокой пластичности. В результате исследований установлено, что по прочностным свойствам листовой прокат из сплава 1580 с пониженным содержанием скандия превосходит полуфабрикаты из аналогичного по химическому составу, но без добавки скандия, сплава AW-5083 (США) на 10–15 %, а превышение по пластическим свойствам составляет 40–60 %.

алюминиевые сплавы, скандий, крупногабаритные слитки, горячая прокатка, холодная прокатка, листовой прокат, суммарное относительное обжатие, отжиг, механические свойства

1. Филатов Ю.А. Алюминиевые сплавы системы AlMg—Sc для сварных и паяных конструкций. Цвет. металлы. 2014. No. 1. С. 80—86.

2. Бронз А.В., Ефремов В.И., Плотников А.Д., Чернявский А.Г. Сплав 1570С — материал для герметичных конструкций перспективных многоразовых изделий РКК «Энергия». Косм. техника и технологии. 2014. No. 4. С. 62—67.

3. Филатов Ю.А., Плотников А.Д. Структура и свойства деформированных полуфабрикатов из алюминиевого сплава 01570C системы Al—Mg—Sc для изделия РКК «Энергия». Технол. легких сплавов. 2011. No. 2. С. 15—26.

4. Shi Chunchang, Zhang Liang, Wu Guohua, Zhang Xiaolong, Chen Antao, Tao Jiashen. Effects of Sc addition on the microstructure and mechanical properties of cast Al—3Li—1.5Cu—0.15Zr alloy. Mater. Sci. Eng. 2017. Vol. А687. P. 232—238.

5. Pereiraa Pedro Henrique R., Wang Ying Chun, Huang Yi, Langdon Terence G. Influence of grain size on the flow properties of an Al—Mg—Sc alloy over seven orders of magnitude of strain rate. Mater. Sci. Eng. 2017. Vol. А685. P. 367—376.

6. Mondol S., Alamb T., Banerjee R., Kumar S., Chattopadhyay K. Development of a high temperature high strength Al alloy by addition of small amounts of Sc and Mg to 2219 alloy. Mater. Sci. Eng. 2017. Vol. А687. P. 221—231.

7. Malopheyev S., Kulitskiy V., Kaibyshev R. Deformation structures and strengthening mechanisms in an Al—Mg—Sc—Zr alloy. J. Alloys Compd. 2017. Vol. 698. P. 957—966.

8. Li Mengjia, Pan Qinglin, Shi Yunjia, Sun Xue, Xiang Hao. High strain rate superplasticity in an Al—Mg—Sc—Zr alloy processed via simple rolling. Mater. Sci. Eng. 2017. Vol. А687. P. 298—305.

9. Buranova Yu, Kulitskiy V., Peterlechner M., Mogucheva A., Kaibyshev R., Divinski S., Wilde G. Al 3 (Sc, Zr) — based precipitates in Al–Mg alloy: Effect of severe deformation. Acta Mater. 2017. Vol. 124. P. 210—224.

10. Zhemchuzhnikova D., Kaibyshev R. Effect of grain size on cryogenic mechanical properties of an Al—Mg—Sc alloy. Adv. Mater. Res. 2014. Vol. 922. P. 862—867.

11. Marquis E.A., Seidman E.A. Nanoscale structural evolution of Al3 Sc precipitates in Al (Sc) alloys. Acta Mater. 2001. Vol. 49. No. 11. P. 1909—1919.

12. Fuller C.B., Seidman D.N. Temporal evolution of the nanostructure of Al(Sc,Zr) alloys: Part II Coarsening of Al3 (Sc1–x Zrx ) precipitates. Acta Mater. 2005. Vol. 53. No. 20. P. 5415—5428.

13. Ryset J., Ryum N. Scandium in aluminum alloys. Int. Mater. Rev. 2005. Vol. 50. No. 1. P. 19—44.

14. Rusakov G.M., Illarionov A.G., Loginov Y.N., Lobanov M.L., Redikul’tsev A.A. Interrelation of crystallographic orientations of grains in aluminum alloy AMg6 under hot deformation and recrystallization. Met. Sci. Heat Treat. 2015. Vol. 56. No. 11—12. P. 650—655.

15. Яшин В.В., Арышенский В.Ю, Латушкин И.А., Тептерев В.С. Обоснование технологии изготовления плоского проката из алюминиевых сплавов системы Al—Mg—Sc для аэрокосмической промышленности. Цвет. металлы. 2018. No. 7. С. 75—82.

16. Довженко Н.Н., Рушиц С.В., Довженко И.Н., Юрьев П.О. Исследование деформационного поведения алюминиевого сплава Р-1580, экономнолегированного скандием, при горячей деформации. Цвет. металлы. 2019. No. 9. С. 80—86.

17. Сидельников С.Б., Якивьюк О.В., Баранов В.Н., Зенкин Е.Ю., Довженко И.Н. Разработка, моделирование и исследование технологии получения длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминиево-магниевого сплава с низким содержанием скандия. Известия вузов. Цветная металлургия. 2019. No. 6. С. 51—59.

18. Baranov V.N., Zenkin E.Yu., Konstantinov I.L., Sidelnikov S.B. The research of the cold rolling modes for plates of aluminum alloy sparingly doped with scandium. Non-Ferr. Met. 2019. No. 2. P. 48—52.

19. Baranov V., Sidelnikov S., Zenkin E., Frolov V., Voroshilov D., Yakivyuk O., Konstantinov I., Sokolov R., Belokonova I. Study of strength properties of semi-finished products from economically alloyed high-strength aluminiumscandium alloys for application in automobile transport and shipbuilding. Open Eng. 2018. No. 8. P. 69—76.

20. Mann V.Kh., Sidelnikov S.B., Konstantinov I.L., Baranov V.N., Dovzhenko I.N., Voroshilov D.S., Lopatina E.S., Yakivyuk O.V., Belokonova I.N. Modeling and investigation of the process of hot rolling of large-sized ingots from aluminum alloy of the Al—Mg system, economically alloyed by scandium. Mater. Sci. Forum. 2019. Vol. 943. P. 58—65.

21. Дриц А.М., Овчинников В.В. Сварка алюминиевых сплавов. М.: Изд. дом «Руда и Металлы», 2017.

22. Европейская металлургическая компания. URL: https://emk24.ru/wiki/alyuminiy_i_ego_splavy/splav_aw_5083_3_3547_4370953 (дата обращения: 23.11.2019).