ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 669.715
DOI: 10.18503/1995-2732-2025-23-4-71-79
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Алюминиевые термически неупрочняемые сплавы системы алюминий-магний-скандий характеризуются хорошей свариваемостью, высокими механическими свойствами, сравнительно низкой плотностью и отсутствием упрочняющей термической обработки (например, таких как закалка и старение). Однако высокая стоимость данных сплавов является сдерживающим фактором для их применения в различных отраслях промышленности. В связи с этим необходимо разрабатывать способы обработки, позволяющие увеличить выход годного продукта с дорогостоящей лигатурой Al-2%Sc. Но из-за низкой технологической пластичности алюминиевых сплавов серии 5ХХХ происходит растрескивание кромок листов или полос при горячей прокатке, что требует увеличивать дробность деформации. Это, в свою очередь, отражается на конечной стоимости горячекатаного подката. Соответственно, исследование изменения технологической пластичности алюминиевых сплавов серии 5ХХХ при прокатке является актуальным. Цель работы. Определить параметры процесса асимметричной прокатки, в частности отношение скоростей валков, при обработке алюминиевого сплава серии 5ХХХ со скандием, обеспечивающее увеличение технологической пластичности материала при одновременном снижении усилия при горячей прокатке с сохранением уровня механических свойств после холодной прокатки. Используемые методы. Горячая и холодная прокатка проводилась на уникальном промышленно-лабораторном стане ДУО 400 лаборатории «Механика градиентных наноматериалов им. А.П. Жиляева» ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова». Усилие, возникающее в процессе прокатки, регистрировалось программным обеспечением стана ДУО 400. Качество полученного подката оценивалось в соответствии с ГОСТ Р 57510-2017. Твердость поверхности определялась методом Бринелля в соответствии с ГОСТ 9012-59. Механические свойства оценивались в соответствии со стандартом ASTM E8. Результат. При отношении скоростей рабочих валков V1/V2 в диапазоне 1,1–1,3 при горячей прокатке дефекты отсутствовали. При этом усилие прокатки снижалось с 1400 до 1280 кН. Технологическая пластичность увеличилась, о чем свидетельствует снижение вероятности растрескивания кромок при увеличении относительного обжатия при горячей прокатке. Значения механических свойств после холодной прокатки (σв, σ0,2, δ) варьировались в пределах: 421-464 МПа для временного сопротивления σв, 373-416 МПа для условного предела текучести σ0,2 и 2-7 % для относительного удлинения δ. Практическая значимость. Асимметричная прокатка влияет на изменение технологической пластичности алюминиевого сплава серии 5ХХХ с дорогостоящей лигатурой Al-2%Sc. В результате возможно снизить количество проходов при чистовой горячей прокатке (до одного). Благодаря этому исключается дополнительное захолаживание кромок и их растрескивание, а также положительно сказывается на стоимости горячекатаного подката и сроках его изготовления.
Ключевые слова
алюминиевый сплав 1580, асимметричная прокатка, горячая прокатка, скандий, горячекатаный подкат, скандийсодержащий сплав, плоский прокат, усилие прокатки, технологическая пластичность
Для цитирования
Влияние скоростной асимметрии на технологическую пластичность при прокатке сплава системы алюминий-магний-скандий / Никитина М.А., Пустовойтов Д.О., Бирюкова О.Д., Песин И.А., Барышникова А.М., Носов Л.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2025. Т. 23. №4. С. 71-79. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2025-23-4-71-79
1. Филатов Ю.А. Алюминиевые сплавы системы Al–Mg–Sc для космической техники // Технология легких сплавов. 2013. № 4. С. 61–65.
2. Захаров В.В., Филатов Ю.А. Современные тенденции развития алюминиевых сплавов, легированных скандием // Технология легких сплавов. 2022. № 3. С. 9–18.
3. Филатов Ю.А. Развитие представлений о легировании скандием сплавов Al–Mg // Технология легких сплавов. 2015. № 2. С. 19–22.
4. Пат. 2343218 РФ, МПК C22C 21/08. Криогенный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия / Ю.А. Филатов, В.И. Елагин, В.В. Захаров, Л.И. Панасюгина, Р.И. Доброжинская и др. Заявл. 06.04.2007; Опубл. 10.01.2009. Бюл. № 1.
5. Захаров В.В., Филатов Ю.А., Дриц А.М. Возможности повышения прочностных свойств крупногабаритных полуфабрикатов из сплавов Al–Mg–Sc // Технология легких сплавов. 2023. № 4. С. 34–41.
6. Эффективность Sc для упрочнения и улучшения формуемости листов BIW 5ХХХ / Никитина М., Градобоев А., Рябов Д., Вахромов Р., Манн В., Крохин А. // Легкие металлы 2023 / под ред. С. Брук. TMS, 2023. (Серия «Минералы, металлы и материалы»).
7. Наноструктурная иерархия повышает прочность алюминиевых сплавов / Лиддикоут П.В. Ляо Сяо-Чжоу, Чжао Ю. и др. // Nature Communications. 2010. Т. 63. С. 1–7.
8. Пат. US 3619181 A, МПК C22C 21/00. Aluminum scandium alloy / Willey L. A.; Aluminum Co. of America. Заявл. 29.10.1968; Опубл. 09.11.1971. 8 с.
9. Структура и свойства сплавов Al–Sc и Al–Mg–Sc / Дриц М.Е., Торопова Л.С., Быков Ю.Г., Елагин В.И., Филатов Ю.А. // Металлургия и металловедение цветных сплавов. М.: Наука, 1982. С. 213–223.
10. Металловедческие принципы легирования алюминиевых сплавов скандием / Захаров В.В., Елагин В.И., Ростова Т.Д., Филатов Ю.А. // Технология легких сплавов. 2010. № 1. С. 67–73.
11. Сплавы алюминия с магнием (магналии) // Промышленные алюминиевые сплавы: справочное издание / Н.Б. Кондратьева, Ю.С. Золоторевский, С. Г. Алиева, М. Б. Альтман, С. М. Амбарцумян и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1984. С. 37–51.
12. Разработка технологических схем асимметричной прокатки алюминиевых лент, обладающих повышенной прочностью и пластичностью / Песин А.М., Пустовойтов Д.О., Песин И.А., Кожемякина А.Е., Носов Л.В., Сверчков А.И. // Теория и технология металлургического производства. 2022. Т. 41, № 2. С. 32–40.
13. Влияние соотношения толщин на структуру поверхности раздела и механические свойства композитных пластин Mg/Al в условиях асимметричной разницы температур / Чжи К.С., Ву З.Ю., Ма Л.Ф., Хуан З.К., Чжэн З.Б., Сюй Х., Цзя У.Т., Лей Дж. Ю. // Journal of Materials Research and Technology. 2023. Т. 24. С. 8332–8347.
14. Амегадзи М.Ю., Бишоп Д.П. Влияние асимметричной прокатки на микроструктуру и механические свойства деформируемого алюминия марки 6061 // Materials Today Communications. 2020. № 25. Ст. 101283.
15. Чжао Цилинь, Ху Сянлэй, Лю Сянхуа. Анализ механических параметров при многопроходной асимметричной прокатке полосы слябовым методом // Materials. 2023. Т. 16, № 18. Ст. 6286.
16. ГОСТ Р 57510-2017. Катаные изделия из алюминиевых сплавов. Термины и определения дефектов. М.: Стандартинформ, 2017. 52 с.
17. ГОСТ 9012-59. Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю. М.: Стандартинформ, 2007. 39 с.