СПОСОБ ТЕРМОМАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ БЕРИЛЛИЕВОЙ БРОНЗЫ
PROCEDURE FOR THERMO-MAGNET PROCESSING OF PARTS OUT OF BERILLIUM BRONZE

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.
2
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/мм.
Недостатком этого способа является недостаточно высокие значения параметров, характеризующих пластические свойства материала.
Задачей изобретения является повышение пластичности бериллиевой бронзы после термомагнитной обработки.
1
2
1
2
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 t/t~l,5-2, где t - время импульса, где t - 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.
1
2
1
2
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 t/t~1,5-2, где t - время импульса, где t - 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:
1
1
2
1
2
где H- амплитуда импульсной гармонической составляющей магнитного поля, f - частота магнитного поля, t- время импульса; t - время паузы (задержки импульса), t/t≅1,5-2.
2
После старения на образцах, состаренных в поле и без него, измеряли среднее значение микротвердости (в кг/мм), 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 (Δd/d) и плотность дислокации (ρ), результаты представлены в Таблице №2 «Результаты измерений методом рентгеноструктурного анализа».
Таблица 1Результаты 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, Гц
Н<sub>µ</sub>±ΔН<sub>µ</sub>, кг/мм<sup>2</sup>
400
1
0
0
298±4
400
1
7
0
381±7
400
1
7
1
263±4
400
1
7
2
250±3
400
1
7
3
252±3
400
1
7
4
271±7
400
1
7
5
295±18
400
1
7
6
239±3
400
1
7
7
277±7
2
2
2
Среднее значение микротвердости в закаленном состоянии составляло 122 кг/мм. 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/мм, т.е. на 23-37% по сравнению с образцами, состаренными в постоянном магнитном поле и на 3-59 кг/мм, 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 2Результаты измерений методом рентгеноструктурного анализа
Температура отжига, °С
Время отжига, ч
Напряженность, кЭ
Частота, Гц
D, нм
ρ·10<sup>-10</sup>, 1/см<sup>2</sup>
Δd/d·10<sup>4</sup>
400
1
-
-
230
5,6
4,2
400
1
7
-
146
17,3
1,4
400
1
7
1
118
8,3
2,2
400
1
7
2
146
6,7
1,4
400
1
7
3
153
6,4
1,3
400
1
7
4
146
6,7
1,4
400
1
7
5
160
6,1
1,2
400
1
7
6
146
6,6
1,4
400
1
7
7
203
4,8
0,7
Использование заявляемого изобретения позволяет повысить пластичность сплава до 20% по сравнению с образцами, подвергнутыми термической обработки без наложения магнитного поля.