способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы

Классы МПК:C22F1/08 меди или ее сплавов 
C21D1/04 с одновременным использованием ультразвука, магнитных или электрических полей 
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-08-11
публикация патента:

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для термической обработки деталей из бериллиевой бронзы. Детали нагревают до температуры 400±5°С и осуществляют старение в течение 1±0,5 ч при воздействии импульсного магнитного поля с амплитудой напряженности 7±0,5 кЭ, частотой от 1 до 7 Гц и отношением t1/t2~1,5-2, где t 1 - время импульса, t2 - время паузы. Обеспечивается повышение пластичности бронзы. 2 табл.

Формула изобретения

Способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, включающий нагрев и старение в течение 1±0,5 ч с одновременным воздействием магнитного поля, отличающийся тем, что детали нагревают до температуры 400±5°С, а старение проводят при воздействии импульсного магнитного поля с амплитудой напряженности 7±0,5 кЭ, частотой от 1 до 7 Гц и отношением t1/t2 ~1,5-2, где t1 - время импульса, t2 - время паузы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии и термической обработки медных сплавов.

Известен способ проведения термической обработки материалов [Малыгин Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. - М.: Машиностроение, 1989, с.93-97]. Способ заключается в помещении деталей из металлических сплавов в индуктор и обработке их импульсами магнитного поля различной напряженности, длительности и количества. Недостатками этого способа являются конструктивная сложность используемого оборудования, включающего блоки формирователя импульсов, программные устройства и др., высокие напряженности накладываемых полей и невозможность изменения и получения однородной структуры сплава после обработки.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ термической обработки деталей из медных сплавов [Покоев А.В., Осинская Ю.В. Способ термической обработки деталей из медных сплавов, патент на изобретение № 2218423 от 13.11.01], заключающийся в нагреве деталей из медных сплавов до 350±5°С и старении в течение 0,17-2 ч в однородном постоянном магнитном поле напряженностью 7±0,5 кЭ, при этом достигаются значения микротвердости от 340 до 428 кг/мм2.

Недостатком этого способа является недостаточно высокие значения параметров, характеризующих пластические свойства материала.

Задачей изобретения является повышение пластичности бериллиевой бронзы после термомагнитной обработки.

Указанная задача достигается тем, что в способе термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, при котором их нагревают до температуры 400±5°С, старят (выдерживают) в течение 1 ч, одновременно со старением деталь подвергается воздействию импульсного магнитного поля с амплитудой напряженности 7±0,5 кЭ, частотой импульсного магнитного поля от 1 до 7 Гц и отношением t1/t2~l,5-2, где t1 - время импульса, где t2 - время паузы. Предварительно перед старением детали подвергали закалке с температуры 800°С в воду с температурой 20°С.

При решении поставленной задачи создается результат, который заключается в следующем. При воздействии на детали из бериллиевой бронзы импульсного магнитного поля при повышенной температуре происходит изменение кинетики старения сплава, приводящее к изменению структуры сплава, так что его пластичность существенным образом увеличивается.

Пример конкретного выполнения - образец из бериллиевой бронзы БрБ-2 старили в импульсном магнитном поле и без него при температуре 400±5°С, времени старения 1 ч с амплитудой напряженности импульсного магнитного поля 7±0,5 кЭ, частотой импульсного магнитного поля от 1 до 7 Гц и отношением t1/t2~1,5-2, где t1 - время импульса, где t2 - время паузы. Предварительно перед старением образцы подвергали закалке с температуры 800°С в воду с температурой 20°С.

Старение проводили на установке, позволяющей осуществлять его в вакууме в импульсном магнитном поле, создаваемом электромагнитом ФЛ-1 с электронным блоком питания и управления. Форму сигнала импульсного магнитного поля можно описать следующим выражением:

способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, патент № 2401879

где H1- амплитуда импульсной гармонической составляющей магнитного поля, f - частота магнитного поля, t1 - время импульса; t2 - время паузы (задержки импульса), t1/t2способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, патент № 2401879 1,5-2.

После старения на образцах, состаренных в поле и без него, измеряли среднее значение микротвердости (в кг/мм2), результаты представлены в Таблице № 1 «Результаты измерений микротвердости в зависимости от частоты импульсного магнитного поля при времени старения 1 ч и температуре 400°С», средний размер блоков когерентного рассеяния (D), относительную микродеформацию (способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, патент № 2401879 d/d) и плотность дислокации (способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, патент № 2401879 ), результаты представлены в Таблице № 2 «Результаты измерений методом рентгеноструктурного анализа».

Таблица 1

Результаты измерений микротвердости в зависимости от частоть импульсного магнитного поля при времени старения 1 ч и температуре 400°С
Температура отжига, °С Время отжига, ч Напряженность, кЭ Частота, ГцН µ±способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, патент № 2401879 Нµ, кг/мм2
4001 00 298±4
4001 70 381±7
4001 71 263±4
4001 72 250±3
4001 73 252±3
4001 74 271±7
4001 75 295±18
4001 76 239±3
4001 77 277±7

Среднее значение микротвердости в закаленном состоянии составляло 122 кг/мм2. Из Таблицы № 1 видно, что наложение импульсного магнитного поля на все режимы термомагнитной обработки всегда приводит к заметному увеличению пластичности сплава и к уменьшению среднего значения микротвердости на 86-142 кг/мм2, т.е. на 23-37% по сравнению с образцами, состаренными в постоянном магнитном поле и на 3-59 кг/мм 2, т.е. на 1-20% по сравнению с образцами, состаренными без наложения поля. Из Таблицы № 2 видно, что после термомагнитной обработки зависимости параметров тонкой структуры коррелируют с зависимостью микротвердости, что подчиняется основным закономерностям процесса старения. Таким образом, установлено, что наложение импульсного магнитного поля в интервале частот от 1 до 7 Гц на старение бериллиевой бронзы БрБ-2 всегда приводит к увеличению пластичности бериллиевой бронзы БрБ-2, т.е. к уменьшению микротвердости сплава.

Таблица 2

Результаты измерений методом рентгеноструктурного анализа
Температура отжига, °С Время отжига, ч Напряженность, кЭ Частота, ГцD, нм способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, патент № 2401879 ·10-10, 1/см2 способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы, патент № 2401879 d/d·104
4001 -- 2305,6 4,2
400 1 7- 14617,3 1,4
400 1 71 1188,3 2,2
400 1 72 1466,7 1,4
400 1 73 1536,4 1,3
400 1 74 1466,7 1,4
400 1 75 1606,1 1,2
400 1 76 1466,6 1,4
400 1 77 2034,8 0,7

Использование заявляемого изобретения позволяет повысить пластичность сплава до 20% по сравнению с образцами, подвергнутыми термической обработки без наложения магнитного поля.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2401879

patent-2401879.pdf

Класс C22F1/08 меди или ее сплавов 

способ контроля и управления непрерывной термообработкой -  патент 2518039 (10.06.2014)
ультрамелкозернистый медный сплав системы cu-cr и способ его получения -  патент 2484175 (10.06.2013)
способ производства профилей из электротехнических бронз -  патент 2468877 (10.12.2012)
способ изготовления фольги для гибких печатных плат из двухфазных микрокомпозиционных материалов на основе меди -  патент 2432414 (27.10.2011)
высокопрочная фольга из микрокомпозиционного материала -  патент 2430188 (27.09.2011)
способ изготовления высокопрочных и износостойких электротехнических изделий из хромовых или хромциркониевых бронз с нано- и микрокристаллической структурой -  патент 2427665 (27.08.2011)
способ обработки бериллиевой бронзы для повышения ее прочностных параметров -  патент 2419674 (27.05.2011)
способ обработки полуфабриката из низколегированного дисперсионно-твердеющего медного сплава с содержанием никеля до 1,6%, бериллия 0,2-0,8% и титана до 0,15% -  патент 2416672 (20.04.2011)
медный сплав cu-ni-si-co для материалов электронной техники и способ его производства -  патент 2413021 (27.02.2011)
способ производства горячепрессованных заготовок из свинцовой альфа+бета-латуни -  патент 2393265 (27.06.2010)

Класс C21D1/04 с одновременным использованием ультразвука, магнитных или электрических полей 

способ подготовки структуры стали к дальнейшей термической обработке -  патент 2526341 (20.08.2014)
способ термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт -  патент 2511136 (10.04.2014)
способ термической обработки деформируемых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт -  патент 2495140 (10.10.2013)
способ термомагнитной обработки анизотропных магнитомягких материалов -  патент 2494153 (27.09.2013)
способ упрочняющей обработки тяжелонагруженных элементов металлических конструкций и устройство для его осуществления -  патент 2476605 (27.02.2013)
способ криогенной обработки аустенитной стали -  патент 2464324 (20.10.2012)
способ ультразвуковой обработки сварных металлоконструкций -  патент 2447162 (10.04.2012)
способ подготовки поверхности детали с использованием ультразвуковых колебаний -  патент 2442841 (20.02.2012)

способ определения границ фазовых переходов при перлитном превращении -  патент 2433190 (10.11.2011)
способ термомагнитной обработки магнитомягких материалов -  патент 2430975 (10.10.2011)
Наверх