В железногорской компании «ОКБ РОСТ» идёт освоение технологии криогенной обработки дюралевых сплавов. Это позволит получать улучшенные характеристики изделий – принадлежностей высокоточного оружия для спортсменов, гражданских стрелков, охотников, военизированных и специальных стрелков.
Термическая криогенная обработка дюралевых сплавов (часто называемая просто «криогенной обработкой») для алюминиевого сплава 7075 – это дополнительный этап, следующий после стандартной термической обработки (закалка и искусственное старение), предназначенный для дальнейшего повышения его механических свойств, в первую очередь прочности и стабильности размеров. В ходе стандартной обработки сплав нагревают до высокой температуры (470-490°C), чтобы растворенные легирующие элементы (цинк, магний, медь) максимально перешли в твердый раствор в алюминии. Затем следует закалка – быстрое охлаждение (обычно в воде) для фиксации перенасыщенного твердого раствора при комнатной температуре. Получается метастабильное состояние. На этапе искусственного старения осущетсвляется нагрев до умеренной температуры (~120-130°C) в течение длительного времени (часы) – происходит контролируемое выделение мелкодисперсных упрочняющих фаз (MgZn₂ и других) из пересыщенного твердого раствора, что значительно повышает прочность и твердость.
Криогенная обработка – дополнительный этап, который проводится обычно после закалки и ПЕРЕД старением (иногда интегрируется в цикл). Это охлаждение материала до очень низких (криогенных) температур в диапазоне -185°C до -196°C (температура жидкого азота). Выдержка при этой температуре проводится в течение нескольких часов (часто 12-24 часа или более). Цель этапа – устранение нестабильных областей или фаз, которые не полностью «заморозились» в процесе закалки. Криогенная обработка способствует более полному превращению в стабильные упрочняющие фазы. Также происходит осаждение дополнительных упрочняющих частиц: низкие температуры способствуют образованию очень мелких, равномерно распределенных зародышей упрочняющих фаз, которые затем растут во время последующего старения, приводя к более дисперсной и однородной структуре. Кроме того, глубокое охлаждение и последующее медленное нагревание до комнатной температуры помогают более равномерно перераспределить внутренние напряжения, возникшие при закалке.
Уменьшение количества нестабильных областей и снятие напряжений приводят к повышению стабильности детали при эксплуатации и последующих нагревах, что важно при работе стрелкового оружия.
Для сплава 7075 этот метод даёт прирост пределов прочности (UTS) и текучести (YS) на 5-15% по сравнению со стандартным режимом. Улучшается стабильность размеров, что критически важно для прецизионных деталей. Происходит снижение остаточных напряжений – потенциальное улучшение усталостной прочности и износостойкости. Обеспечивается более однородная микроструктура.
В компании отмечают, что криогенная обработка не заменяет, а дополняет старение T6, оптимизирует его. Криогенная обработка требует точного контроля: температура, время выдержки и скорость охлаждения/нагрева должны строго контролироваться для получения воспроизводимых результатов. Процесс требует специального криогенного оборудования и времени, что увеличивает стоимость обработки. В компании планируют провести серию экспериментов в этой области.
ОКБ «РОСТ» является резидентом территории опережающего развития в атомграде Железногорск Красноярского края. ТОР «Железногорск» создана 6 февраля 2018 года в соответствии с законом № 473-ФЗ. Деятельность ТОР, развитие малого и среднего предпринимательства в атомградах курирует Департамент по взаимодействию с регионами Госкорпорации «Росатом».
