Справочник по конструкционным материалам (Арзамасов Б.Н., Соловьева Т.В. - Справочник по конструкционным материалам), страница 100

чугун» Следовательно, чем в большей степени в результате применения той или иной техноло- 557 гни модифицирования удается уменышпь размеры кристаллов кремния в матричной структуре силумина, тем большую износостойкость приобретают изделия нз этого сплава [391. В процессе получения штампованных и прессованных полуфабрикатов из заэвтектических силуминов не удается дополнительно (по сравнению со слитком) измельчить структуру силумина. Поэтому для дальнейшего модифицирования их структуры и повышения комплекса механических свойств был выбран метод поперечио-винтовой прокатки иа универсальном прокатном стане ПВП 20-б0 [251. Усложненная схема пластического деформирования с циклическим характером прилагаемых деформирующих напряжений и многократным нвгружением в очаге деформировання позволили эффективно измельчить структуру заэвтектнческих силуминов [481.

Прн разработке технологии в целом и отдельных технологических параметров по- перечно-винтовой прокатки слитков из труднодеформируемых заэвтектических силу- минов были исполыованы результаты анализа трехмерного моделирования прокатки сплошной заготовки методом конечных элементов 122, 431. .Результаты моделирования процесса поперечно-винтовой прокатки показали, что, вопервых, трехвалковая схема в отличие от двухвалковой способствует более равномерному пластическому деформированию по сечению заготовки и обеспечивает ббльшую суммарную пластическую деформацию.

Во-вторых, трехвалковая схема прокатки, особенно в сочетании с, применением осевого подпора, приближается к схеме всестороннего сжатия, что, как известно, способствует повышенной пластичности даже труднодеформнруемых сплавов. Наконец, было установлено, что при трехвалковой схеме прокатки возникающие радиальные растягивающие напряжения в 2-2,5 раза меньше аналогичных напряжений при двухвалковой схеме, причем располагаются онн не строго в осевой зоне заготовки, как в двухвалковой схеме, а со сдвигом в сторону периферии заготовки, что очень важно для получения плотных изделий 1231. Таблица 7.88. Влияние темнервтурн~скероетных пярвматрев преквткн цв механические сввйства гемегеннзнреввннвге свитка нз снлавв 01390 е0,2 с'с а !т, С % МПа МПа 4,6 3,2 17,6 32,6 27,6 20 0,005 0,03 0,3 185,5 174,5 143,5 152 7,3 4,1 0„005 0,03 0,3 31 55,5 605 26,5 Зб 39,5 37,! 36 30,6 0,005 0,03 03 80,5 97 !05 5 12,2 12,4 б 18,7 15 7,4 450 0,005 О,ОЗ ОЗ 21 43 475 18 31 35 47,5 34,3 27 28 32 4 48,5 74 81,5 29,6 26,1 20,1 36 51 56 350 0,005 О,ОЗ 0,3 16 19,6 17,2 0,005 0,03 0,3 28,5 38 24,5 38,2 32,2 52 50,2 43,2 24,5 30,5 Для оптимизации процесса пластического деформирования' труднодеформируемых заэвтектических силуминов на примере сплава 01390 были детально изучены реологические свойства слитков и прутков после О~;о<>2, МПв 8; \ф, е поперечно виц.голой прокатки с рвэцымц ско ростами деформированця.

В табл. 7.88 представлены результаты испытаний образцов из сплава 01390 в литом состоянии, из которых 30 о, следует, что наиболее благоприятные условия о'о,з прокатки могут быль в интервале 400 — 450 С. Именно в этом интервале независимо от 8 скорости деформирования в наибольшей степени повышаются пластические характеристики слитка. Испытания нв растяжение катаных прутков после поперечно-винтовой рнс 77 Измеиеииемехвцическихсвойств пРокатки также подтвеРждают выбРанный катаных прутков из сплава 01390 диаме1'- темпеРатУРный интеРвал наибольшей пласром 80 мм в интервапе температур горя- тичности слиткам сплава 01390 (табл, 7,89, -1 чей прокатки со скоростью О,З с рис. 7.7) 127).

40 ЗО 400 440 480 т, 'С Таблица 7,89, Влияние температурна-сиерестных иараметрев нреиатнн на механические свейства натанеге прутка нз сплава 01390 лнаметрем 30 мм ев екз ев ©к2 -1 у,с 23,0 Ж,9 392 21,1 27,0 307 29,8 29,3 300 48,0 50,6 60,5 450 0,005 0,03 ОЗ 120,0 124,1 11 9 10,4 10,2 80 ! 33,4 181,0 166 8 !2,5 11,4 100 20 0,005 0,03 03 19,2 24,0 31,4 26,0 34,0 37,0 50,4 51,8 59,6 43,0 54,4 54,2 0,005 0,03 О,З !7,2 22,5 25,5 29,0 35,8 39,7 39,2 40,0 36,2 32„8 41,2 53,0 0,005 0,03 0,3 350 375 400 425 450 ~, 'С 0 20 40 О 20 40 О 20 40 0 2.0 40 в,% Рнс, 7.3.

Влияние температурно-скоростных параметров прокатки на предельную пластич- ность (а) и сопротивление леформироввнию (6) катаных прутков из зкзвтектического силу- мина марки 01390 нри испытании нв кручение Процесс поперечно-винтовой прокатки характеризуется сложным напряженным состоянием. Наиболее полно оценить реологические свойства материала применительно к этому виду деформнрования можно, используя пластомстрнческий метод оценки предельной пластичности Хр и сопротивления ~Мастическому деформнровенииз а, нри испьпаниях на кручение в диапазоне реальных скоростей прокатки 1241. На рис. 7.8, а хорошо видно, что предельная пластичность Хр имеет 450 С отчетливый максимум во всем исследованном диапазоне скоростей 0,1 — 2,5 с '.

Кроме того, во всем исследованном температурно-скоростном диапазоне вначале происходит интенсивное деформационное упрочнение (в метапле увеличивается плотность дислокаций н идет формирование субструктуры горячего наклепа), а с повышением температуры от 350 до 450-475 'С идет процесс динамического разупрочнения и кривые течения выходят на установившуюся стадию, которая характерна для процесса динамической полигонизации (рис. 7.3, 6). После прокатки гомогенизированных слитков со степенью деформации ~ 40-50% удается существенно измельчить размеры кристаллов кремния в результате многократных циклических деформаций (табл.

7.90). При зтом средние размеры первичных кристаллов кремния уменьшаются после прокатки до 10-15 мкм, а максимальные размеры не превышают 30-40 мкм, г. е. уменьшаются по сравнению с аналогичными размерами в исходном модифицированном слитке более чем в два раза Таблица 7.Ю. Влияние степени деформации при иеперечиьиннтевей прокатке ив изменение размеров кристаллов первичиеге кремнии в прутках из силаева 01390 н 01391 Примечание.

В числителе для слитка, полученного без модифицнровання расплава, а в знаменателе после моднфицирования. Детальный металлографический анализ структуры прутков диаметром 14-92 мм из сплава 01390 после понеречно-винтовой прокатки показывает (рис. 7.9-7.11, табл. 7.91), Ф,% У,% 20 О 2,5 5,0 7,5 10 Размер кристаллов 81, мкм О 5 15 25 35 45 55 65 Рис. 7.9. Опюсительное распределение Ф по размерам первичных кристаллов кремния в слитке диаметром 112 мм (1) и в катаных прутках диаметром 92 (2), 80 (3), 50 (4), 28 (5) и !4 мм (6) после поперечно-винтовой прокатки Рис.

7ЛО. Относительное распределение по размерам вторичных кристаллов кремния в слитке диаметром 1! 2 мм (1) и в ютаных прутках диаметром 70 (2) н ! 4 мм (3) после поперечно-винтовой прокатки 560 Рис. 7.11. Микроструктуры эвтектической матрицы слитка диаметром 112 мм (а) и катаных прутков диаметром 70 ® и 14 мм (в) после поперечно-винтовой прокатки. х 400 что прокатка оказывает большое влияние на измельчение первичных и вторичных (эвтектических) кристаллов кремния.

Если в процессе прокатки первичные кристаллы по мере увеличения степени деформации (> 40 — 50 %) уменьшаются в 2-3 раза, то вторичные кристаллы вследствие ускорения диффузионных процессов при горя- чей деформации изменяют также и форму — становятся вместо пластинчатых глобу- лярнымн. Таблица 7.91.

Влияние степени деформации иа структуру втвричиык кристаллов кремния Измельчение структуры заэвтекгических силуминов после поперечно-винтовой прокатки заметно влияет на рост механических свойств самых различных деформированных полуфабрикатов.

На рис. 7.12 показана структура прошитой гильзы (трубы) из сплава 01390, полученной поперечно-винтовой прокаткой. В табл. 7.92.даны сводные физико-механические свойства деформированных полуфабрикатов из заэвтектического силумина 01390, содержащего 18 % 81, после горячего прессования и горячей поперечно-винтовой прокатки. Отчетливо видны преимущества катаного прутка по сравнению с прессованными изделиями.

561 Рне. 7.12. Микроструктуре прошитой гильзы из сплава 01390: а - х 100; б — х400 Таблица 7.92. Физичеекие н механические еввйетва слитка н лефврмнрвванных иелуфябрнкятва нз зеэвтектичееквгв силумина марки 01390 Заэвтктические силумины можно рекомендовать для применения в самых различных отраслях промышленности, в частности для производства различной номенклатуры труб для нефтегазового комплекса и строительства, Использование этих материалов в нефтегазовом комплексе и строительстве может дать огромные преимущества перед применяемыми в настоящее время сталями дяя северных районов России, где крайне важными становятся такие свойства заэвтектических силуминов, как хладноломкость, отличная свариваемость и коррозионная стойкость в среде нефти и сероводорода.

Для районов Крайнего Севера большое значение приобретают также транспортные издержки, которые значительно сокращаются благодаря уменьшению удельных характеристик конструкций нефтегазового комплекса более чем в 3 раза при использовании алюминиевых сплавов вообще и заэвтекп4ческих силуминов в частности.

Не менее перспективно применение прутков и труб для изотермической штамповки различных трущихся деталей в автомобилестроении — поршней н гильз нагруженных двигателей внутреннего сгорания, тормозных цилиндров и др. Здесь огромное значение приобретают такие характеристики заэвтектических силуминов, как пониженный на 25 % коэффициент линейного расширения и высокая износостойкость. 562 1.