Structure and Properties Evolution of the Al-Cu-Mg Alloy during the "Twin-Roll Casting – Hot Deformation – Heat Treatment" Technological Process
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Kharkov National Automobile and Highway University, Kharkiv
Abstract
ENG: The influence of hot deformation and heat treatment on the wide solidification range 2024 alloy twin-rolled cast sheet billets structure and properties evolution at all stages of the technological process was studied. The maximum strength at a reduction ε = 50 % (ζB ≈ 450 MPa), and an increase in ductility with the degree of deformation (from 0–2 % in the cast state to 20–22 % after rolling and heat treatment) were established. The resulting mechanical properties of the 2024 alloy strip exceed existing analogs and standard requirements.
UKR: Проблема. Розлив-прокатка знижує капітальні витрати, економить енергію і зменшує експлуатаційні витрати порівняно з традиційними методами лиття. Проте алюмінієві сплави, що добувають методом розливу-прокатки, мають вузький інтервал кристалізації, що обмежує номенклатуру сплавів, які можна виробляти зазначеним методом. Наразі відсутня інформація про формування структури більш легованих алюмінієвих сплавів, зокрема сплаву 2024, який має широкий інтервал кристалізації. Також бракує інформації про вплив комплексу процесу "розлив-прокатка + гаряча прокатка + термічна обробка" на структуроутворення сплаву 2024, що ускладнює отримання продуктів із істотно покращеними механічними властивостями. Мета. Установлення раціональних параметрів технологічного процесу "розлив-прокатка + гаряча прокатка + термічна обробка" для забезпечення стабільного отримання листових заготовок зі сплаву 2024 із широким інтервалом кристалізації та підвищеними механічними властивостями. Методологія. Дослідження проводили на експериментальному двовалковому стані в умовах ФТІМС НАН України. Для вивчення впливу гарячої прокатки на структуру та механічні властивості сплаву зразки деформували на чотирициліндровому стані зі швидкістю прокатки 2 м/хв і температурою попереднього нагріву 400 °C. Для визначення впливу термічної обробки на формування структури сплаву 2024 після розливу-прокатки та гарячої деформації прокаткою було проведено термічну обробку за різними режимами. Мікроструктуру сплаву 2024 досліджували за допомогою оптичного мікроскопа AXIOVERT 200-MAT. Для визначення механічних характеристик матеріали випробовували на розтягнення на універсальній випробувальній машині UTM-100 згідно з ДСТУ EN 10002-1:2006. Результати. Установлення закономірностей впливу параметрів обробки в технологічному процесі «розлив-прокатка – гаряча деформація – термічна обробка» на структуру та властивості експериментального сплаву системи Al-Cu-Mg дало змогу досягти значного одночасного підвищення міцності (від ζB ≈ 200 МПа у литому стані до ζB ≈ 450 МПа) та пластичності (від δ = 0…2 % у литому стані до δ = 20…22 % після прокатки та термічної обробки). Новизна. Уперше в металургійній практиці отримано литу стрічку зі сплаву 2024 завтовшки 2 мм з широким інтервалом кристалізації 130 °C. Практичне значення. Механічні властивості стрічки зі сплаву 2024 перевищують наявні аналоги та значно перевершують вимоги стандарту. Матеріал може бути використаний в автомобільній, ракетобудівній та суднобудівній промисловості для високовідповідальних виробів завдяки підвищеній стійкості до руйнування, високій міцності та пластичності.
UKR: Проблема. Розлив-прокатка знижує капітальні витрати, економить енергію і зменшує експлуатаційні витрати порівняно з традиційними методами лиття. Проте алюмінієві сплави, що добувають методом розливу-прокатки, мають вузький інтервал кристалізації, що обмежує номенклатуру сплавів, які можна виробляти зазначеним методом. Наразі відсутня інформація про формування структури більш легованих алюмінієвих сплавів, зокрема сплаву 2024, який має широкий інтервал кристалізації. Також бракує інформації про вплив комплексу процесу "розлив-прокатка + гаряча прокатка + термічна обробка" на структуроутворення сплаву 2024, що ускладнює отримання продуктів із істотно покращеними механічними властивостями. Мета. Установлення раціональних параметрів технологічного процесу "розлив-прокатка + гаряча прокатка + термічна обробка" для забезпечення стабільного отримання листових заготовок зі сплаву 2024 із широким інтервалом кристалізації та підвищеними механічними властивостями. Методологія. Дослідження проводили на експериментальному двовалковому стані в умовах ФТІМС НАН України. Для вивчення впливу гарячої прокатки на структуру та механічні властивості сплаву зразки деформували на чотирициліндровому стані зі швидкістю прокатки 2 м/хв і температурою попереднього нагріву 400 °C. Для визначення впливу термічної обробки на формування структури сплаву 2024 після розливу-прокатки та гарячої деформації прокаткою було проведено термічну обробку за різними режимами. Мікроструктуру сплаву 2024 досліджували за допомогою оптичного мікроскопа AXIOVERT 200-MAT. Для визначення механічних характеристик матеріали випробовували на розтягнення на універсальній випробувальній машині UTM-100 згідно з ДСТУ EN 10002-1:2006. Результати. Установлення закономірностей впливу параметрів обробки в технологічному процесі «розлив-прокатка – гаряча деформація – термічна обробка» на структуру та властивості експериментального сплаву системи Al-Cu-Mg дало змогу досягти значного одночасного підвищення міцності (від ζB ≈ 200 МПа у литому стані до ζB ≈ 450 МПа) та пластичності (від δ = 0…2 % у литому стані до δ = 20…22 % після прокатки та термічної обробки). Новизна. Уперше в металургійній практиці отримано литу стрічку зі сплаву 2024 завтовшки 2 мм з широким інтервалом кристалізації 130 °C. Практичне значення. Механічні властивості стрічки зі сплаву 2024 перевищують наявні аналоги та значно перевершують вимоги стандарту. Матеріал може бути використаний в автомобільній, ракетобудівній та суднобудівній промисловості для високовідповідальних виробів завдяки підвищеній стійкості до руйнування, високій міцності та пластичності.
Description
T. Aiupova: ORCID 0000-0002-5706-4211; O. Nosko: ORCID 0000-0002-5749-7578
Keywords
Al-Cu-Mg alloy, twin-roll casting, hot deformation, harderning, ageing, сплав Al-Cu-Mg, розлив-прокатка, гаряча деформація, зміцнення, старіння, КМТОМ, КПМ і ЗМ
Citation
Nohovitsyn O. V., Pryhunova A. G., Aiupova T. A., Nosko O. A., Volyniuk D. A. Structure and Properties Evolution of the Al-Cu-Mg Alloy during the "Twin-Roll Casting – Hot Deformation – Heat Treatment" Technological Process. Bulletin of Kharkov National Automobile and Highway University. 2024. No. 107. P. 54–61. DOI: https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2024.107.0.54.