РАЗРАБОТКА И ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПРУТКОВ СПЛАВА Д16(Т) ИЗ НЕПРЕРЫВНО-ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК МАЛОГО ДИАМЕТРА С НИЗКИМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ВЫТЯЖКИ

Разработана и опробована в опытно-промышленном масштабе технология производства прутков из алюминиевого сплава Д16(Т), полученных способом радиально-сдвиговой прокатки из непрерывно-литых заготовок диаметром 72 мм за несколько проходов. Фактические диаметры прокатанных прутков находились в пределах допуска ±0,16 мм, что существенно меньше требований, предусмотренных ГОСТ 21488-97. По результатам испытаний методом растяжения определены значения предела прочности, условного предела текучести, относительного удлинения и относительного сужения. Требования нормативной документации по пределу прочности и относительному удлинению для сплава Д16Т удовлетворяются при суммарном коэффициенте вытяжки более 4,2. По пластическим свойствам полученные прутки в 2,1–2,5 раза превышают требования указанного ГОСТ во всем диапазоне исследованных коэффициентов вытяжки, начиная с 2,07. При этом отмечается повышение относительного удлинения в 5,7–6,8 раза по сравнению с исходным литым состоянием. Проведенный анализ микроструктуры и морфологии вторичных фаз показал, что с уменьшением диаметра прутка (с увеличением суммарного коэффициента вытяжки) средний размер частиц нерастворимой в алюминиевой матрице фазы α(AlFeMnSi) уменьшается, что является следствием развития деформационных процессов при прокатке. Дополнительное измельчение включений при деформационной обработке позволяет существенно снизить возможный негативный эффект от нерастворимой фазы на механические свойства получаемой заготовки, в особенности на показатель пластичности. Согласно результатам анализа микроструктуры выявлено, что прутки после прокатки и термообработки не имеют трещин, скоплений усадочных пор, расслоений и других дефектов и удовлетворяют требованиям ГОСТ 21488-97.

1. Heinz A., Haszler A., Keidel C., Moldenhauer S., Benedictus R., Miller W.S. Recent developments in aluminum alloys for aerospace applications. Mater. Sci. Eng. A. 2000. Vol. 280. No. 1. P. 102—107. DOI: 10.1016/S0921- 5093(99)00674-7.

2. Warner T. Recently-developed aluminium solutions for aerospace applications. Mater. Sci. Forum. 2006. Vol. 519— 521. P. 1271—1278. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ msf.519-521.1271.

3. Galkin S.P. Radial shear rolling as an optimal technology for lean production. Steel Trans. 2014. No. 44. P. 61—64. DOI: 10.3103/S0967091214010069.

4. Negodin D.A., Galkin S.P., Kharitonov E.A., Karpov B.V., Khar’kovskii D.N., Dubovitskaya I.A., Patrin P.V. Testing of the technology of radial-shear rolling and predesigning selection of rolling minimills for the adaptable production of titanium rods with small cross sections under the conditions of the «CHMP» JSC. Metallurgist. 2019. No. 62. P. 1133—1143. DOI: 10.1007/s11015-019- 00765-3.

5. Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М., Ананьин С.Н., Аристова Н.А., Арчакова З.Н., Базурина Е.Я., Батраков В.П., Белоусов Н.Н., Боровских С.Н. и др. Промышленные алюминиевые сплавы: Справочник. Под ред. Ф.И. Квасова, И.Н. Фридляндера. М.: Металлургия, 1984.

6. Белецкий В.М., Кривов Г.А. Алюминиевые сплавы (Состав, свойства, технология, применение): Справочник. Под ред. И.Н. Фридляндера. Киев: КОМИНТЕХ, 2005.

7. Потапов И.Н., Полухин П.И. Технология винтовой прокатки. М.: Металлургия, 1990.

8. Romantsev B.A., Galkin S.P., Mikhajlov V.K., Khloponin V.N., Koryshev A.N. Bar micromill. Steel Trans. 1995. No. 2. P. 40—42.

9. Galkin S.P. Trajectory of deformed metal as basis for controlling the radial-shift and screw rolling. Steel Trans. 2004. No. 7. P. 63—66.

10. Galkin S.P., Romantsev B.A., Kharitonov E.A. Putting into practice innovative potential in the universal radialshear rolling process. CIS Iron Steel Rev. 2014. No. 9. P. 35—39.

11. Вольратх К. Производство круглого проката с использованием трехвалковых станов. Черные металлы. 2004. No. 12. С. 23—24.

12. Нуссбаум Г., Крэмер В., Биттнер Г., Шнель Г. Опыт и результаты эксплуатации трехвалкового редукционно-калибровочного блока. Черные металлы. 2007. No. 1. С. 37—43.

13. Радюченко Ю.С. Ротационная ковка. М.: ГНТИ, Машлит, 1962.

14. Andreev V.A., Yusupov V.S., Perkas M.M., Prosvirnin V.V., Shelest, A.E., Prokoshkin S.D., Khmelevskaya I.Y., Korotitskii A.V. Bondareva S.A., Karelin R.D. Mechanical and functional properties of commercial alloy TN-1 semiproducts fabricated by warm rotary forging and ECAP. Russ. Metall. 2017. Vol. 2017. No. 10. P. 890—894. DOI: 10.1134/S0036029517100020.

15. Галкин С.П., Гамин Ю.В., Алещенко А.С., Романцев Б.А. Современное развитие элементов теории, технологии и мини-станов радиально-сдвиговой прокатки. Черные металлы. 2021. No. 12. C. 51—58. DOI: 10.17580/ chm.2021.12.09.

16. Суан Та.Д., Шереметьев В.А., Комаров В.С., Кудряшова А.А., Галкин С.П., Андреев В.А., Прокошкин С.Д., Браиловский В. Сравнительное исследование горячей радиально-сдвиговой прокатки заготовок из сверхупругого сплава сиcтемы Ti—Zr—Nb и серийного сплава ВТ6 методом QForm-моделирования. Известия вузов. Цветная металлургия. 2020. No. 6. С. 32—43. DOI: 10.17073/0021-3438-2020-6-32-43.

17. Гамин Ю.В., Кошмин А.Н., Долбачев А.П., Галкин С.П., Алещенко А.С., Кадач М.В. Изучение влияния режимов радиально-сдвиговой прокатки на температурно-деформационные условия процесса обработки алюминия АД0. Известия вузов. Цветная металлургия. 2020. No. 5. С. 70-83. DOI 10.17073/0021-3438- 2020-5-70-83.

18. Arbuz A., Kawalek A., Ozhmegov K., Dyja H., Panin E., Lepsibayev A., Sultanbekov S., Shamenova R. Using of radial-shear rolling to improve the structure and radiation resistance of zirconium-based alloys. Materials. 2020. Vol. 13. No. 19. Art. 4306. DOI: 10.3390/ma13194306.

19. Валеев И.Ш., Валеева А.Х. Изменение микротвердости и микроструктуры меди М1 при радиально-сдвиговой прокатке. Письма о материалах. 2013. Т. 3. No. 1 (9). С. 38—40.

20. Dobatkin S., Galkin S., Estrin Y., Serebryany V., Diez M., Martynenko N., Lukyanova E., Perezhogin V. Grain refinement, texture, and mechanical properties of a magnesium alloy after radial-shear rolling. J. Alloys Compd. 2019. Vol. 774. P. 969—979. DOI: 10.1016/j.jallcom. 2018.09.065.

21. Stefanik A., Szota P., Mróz S., Bajor T., Dyja H. Properties of the AZ31 magnesium alloy round bars obtained in different rolling processes. Arch. Metall. Mater. 2015. No. 60 (4). P. 3002—3005. DOI: 10.1515/amm-2015-0479.

22. Akopyan T.K., Gamin Y.V., Galkin S.P., Prosviryakov A.S., Aleshchenko A.S., Noshin M.A., Koshmin A.N., Fomin A.V. Radial-shear rolling of high-strength aluminum alloys: Finite element simulation and analysis of microstructure and mechanical properties. Mater. Sci. Eng. A. 2020. Vol. 786. DOI: 10.1016/j.msea.2020.139424.

23. Gamin Y.V., Galkin S.P., Romantsev B.A., Koshmin A.N., Goncharuk A.V., Kadach M.V. Influence of radial-shear rolling conditions on the metal consumption rate and properties of D16 aluminum alloy rods. Metallurgist. 2021. No. 65. P. 650—659. DOI: 10.1007/s11015-021- 01202-0/

24. Naydenkin E.V., Ratochka I.V., Mishin I.P., Lykova O.N. Evolution of the structural-phase state of a VT22 titanium alloy during helical rolling and subsequent aging. Russ. Phys. J. 2015. No. 58(8). P. 1068—1073. DOI: 10.1007/ s11182-015-0613-7.

25. Valeeva A.Kh., Valeev I.Sh., Fazlyakhmetov R.F. Microstructure of the β-phase in the Sn11Sb5.5Cu babbit. Phys. Metals Metallograf. 2017. Vol. 118. No. 1. P. 48—51. DOI: 10.1134/S0031918X17010082.

26. Naizabekov A.B., Lezhnev S.N., Dyja H., Bajor T., Tsay K., Arbuz A., Gusseynov N., Nemkaeva R. The effect of cross rolling on the microstructure of ferrous and non-ferrous metals and alloys. Metalurgiya. 2017. Vol. 56. No. 1-2. P. 199—202.

27. Karpov B.V., Patrin P.V., Galkin S.P., Kharitonov E.A., Karpov I.B. Radial-shear Rolling of titanium alloy VT-8 bars with controlled structure for small diameter ingots (200 mm). Metallurgist. 2018. Vol. 61. No. 9-10. P. 884— 890. DOI: 10.1007/s11015-018-0581-6.

28. Патрин П.В., Карпов Б.В., Алещенко А.С., Галкин С.П. Оценка технологических возможностей радиально-сдвиговой прокатки сортового проката из жаропрочного сплава ХН73МБТЮ. Сталь. 2020. No. 1. С. 18—21.