Как образуются дефекты в структуре полуфабрикатов из алюминиевых сплавов

Исследования и производственная практика показывают, что из одного и того же металла можно получить полуфабрикаты с разной степенью пораженности расслоениями. В поковках и штамповках расслоения в большинстве случаев располагаются по направлению волокна вдоль преимущественного течения металла при деформации. Чаше всего эти дефекты встречаются в штамповках сложной конфигурации, в которых наряду с тонкими полотнами имеются массивные ребра. В профилях сложное формы и большого или переменного по длине сечения, при прессовании которых происходит резко выраженное неравномерное течение металла, может наблюдаться большое число расслоений.

На пораженность расслоениями большое влияние оказывают водород, твердые неметаллические включения, пористость, величина зерна, концентрационная и структурная неоднородность, характер распределения растворимых и нерастворимых частиц избыточных фаз. Увеличение размера зерна, а также разнозернистость увеличивают вероятность образования микротрешин при деформации из-за большой неоднородности протекания пластической деформации.

На образование расслоений определенное влияние оказывают количество и характер выделении неравновесной эвтектики, как установлено на сплавах АК6 и АМг6. Эти дефекты имеют маленькое раскрытие, мало отличаются от остальной поверхности излома и при сложных схемах ковки могут развиваться в расслоения более крупных размеров. Поскольку расслоения не обнаруживаются в литом слитке и наблюдаются в деформированном полуфабрикате, то они формируются в процессе деформирования металла и зависят от условий деформации. Выло установлено, что степень пораженностн штамповок сплава АК4-1 дефектами зависит от коэффициента укова — чем он выше, тем больше дефектов обнаруживается в изломах.

На пораженность дефектами оказывает влияние схема напряженного состояния. При обычной ковке металла на плоских бойках происходит интенсивная деформация в центре поковки из-за затруднения процесса деформации в областях, прилегающих к контактным поверхностям. Дефекты в виде внутренних микро- и макроразрушений металла в зоне, характеризуемой повышенной интенсивностью деформации, будут, в первую очередь, образовываться в тех местах, где разность скоростей течения двух соседних слоев в процессе деформации наибольшая.

Для обнаружения дефектов типа расслоений используется ультразвуковой контроль (УЗК). надежно обнаруживающий в полуфабрикатах из серийных алюминиевых сплавов расслоения только определенных размеров. Дефекты в виде расслоений, приводящие к выпадам механических свойств в высотном направлений, хорошо обнаруживаются в изломах разрывных и ударных образцов. Проведены исследования влияния на процесс формирования структуры кованых полуфабрикатов из сплава 1420 — избыточной гетерофазности, тина зеренной структуры слитка, содержания водорода, режимов ковки и штамповки.

При исследовании зерненой структуры слитков сплава 1420 были обнаружены два типа структур — дендритная и бездендритная. Различия в зерненой структуре должно предопределять их неодинаковое поведение при пластической деформации, которое можно оценить по напряжению течения, являющемуся структур но-чувствительной величиной. Микроструктурные исследования показали, что в образцах первой партии зерна имеют неправильную форму, средний линейный размер их составляет 100…110 мкм. Недендритные зерна слитков второй партии близки к правильной полигональной форме, при этом средний линейный размер зерен колеблется в пределах 45…50 мкм. На всех исследованных образцах по сечению зерен наблюдаемся неравномерное распределение распадных частиц.

Установлено, что до степеней деформации сдвига, составляющих около 1,5 и при температурах 380…400 градусов, более высокие значения напряжений течения характерны для слитков с дендритной структурой, а затем напряжение течения практически не зависит от типа структуры. То есть при испытании на кручение так же как при испытании на растяжение наследственное влияние литой структуры в образцах с дендритным строением зерна сохраняется до тех пор, пока не сформировалась субдендритная структура, подобная недендритной структуре.

Микрострукгуршле исследования образцов показали, что в диапазоне деформации, отвечающих максимуму напряжений сдвига, наблюдается образование новых границ субзерен. Наиболее характерен этот процесс для образцов, имеющих в исходном состоянии дендритную структуру. Дальнейшее развитие деформации кручением сопровождается появлением несплошностей по границам зерен, особенно при температурах выше 420°С, и является, вероятно, одной из основных причин разупрочнения сплава 1420 при кручении.

11.09.2013
Наверх