Способ закалки заготовок из никелевых сплавов

Способ закалки заготовок из никелевых сплавов

Реферат

Изобретение относится к термической обработке сплавов на никелевой основе, в частности к способам охлаждения заготовок во время закалки, и может быть использовано в авиадвигателестроении, машиностроении и других областях техники.

Известен способ закалки заготовок из никелевых сплавов, включающий нагрев и непрерывное регулируемое охлаждение со скоростью 6-10°С/мин в интервале температур 1100-1500°С и 8-0,5°С/мин в интервале температур 1050-600°С (см. патент РФ №713175, кл. C22F 1/10, опубл. 30.06.81).

Недостатками известного способа являются его трудоемкость из-за необходимости регулирования процесса охлаждения, а также пониженные длительная прочность и малоцикловая усталость и прочностные свойства материала заготовок.

Технический результат - снижение трудоемкости, увеличение прочностных свойств, длительной прочности и малоцикловой усталости.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе закалки заготовок из никелевых сплавов, включающем нагрев и охлаждение, согласно изобретению охлаждение осуществляют в два этапа, на первом из которых осуществляют охлаждение заготовок до температуры 500-860°С в среде инертного газа и со скоростью, большей или равной 200°С/мин.

Использование скорости охлаждения более или равной 200°С/мин является существенным признаком, т.к. это позволяет снизить трудоемкость процесса за счет сокращения времени нахождения заготовки в печи, а также получить оптимальную структуру сплава с размером частиц упрочняющей γ′-фазы от 0,05 до 0,25 мкм.

Указанный диапазон температур является существенным признаком, поскольку при охлаждении заготовок ниже 500°С максимизируется уровень остаточных напряжений в заготовке, а при охлаждении заготовок выше 860°С получается структура сплава с размером частиц упрочняющей γ′-фазы размером примерно 0,3 мкм.

В качестве инертного газа можно использовать азот, что позволяет получать требуемую скорость охлаждения с минимальными затратами.

Для заготовок из гранульных сплавов заготовку помещают в капсулу, имеющую форму заготовки, что упрощает технологию производства.

На втором этапе осуществляется охлаждение в атмосфере инертного газа или в вакууме.

Предложенный способ поясняется чертежом, на котором представлен график влияния скорости охлаждения при закалке на временное сопротивление разрыву (σ_в) и предел текучести (σ_0,2).

При реализации способа охлаждения заготовок может быть использована известная установка, например SECO/WARWICK 10.0 VPT - 4050/48IQ.

Способ реализуется следующим образом.

Реализация способа рассмотрена на примере закалки заготовки из гранульного сплава ЭП741НП, помещенной в капсулу, и на примере литой заготовки из сплава ЖС26.

Пример 1. В установке размещают капсулу с заготовкой. Затем осуществляют нагрев заготовки до температуры, например, 1200°С. В камеру установки впускают азот и осуществляют охлаждение до температуры 800°С со скоростью 200°С/мин. На втором этапе проводят дальнейшее охлаждение в вакууме до температуры ниже 200°С, что обеспечивает возможность извлечения заготовки из установки.

Полученная после закалки заготовка обладала улучшенными прочностными свойствами и показателями, характеризующими длительную прочность и малоцикловую усталость.

Пример 2. В установке размещают заготовку из литого сплава. Затем осуществляют нагрев заготовки до температуры, например, 1210°С. В камеру установки впускают азот и осуществляют охлаждение до температуры 650°С со скоростью 200°С/мин. На втором этапе проводят дальнейшее охлаждение в азоте до температуры ниже 200°С, что обеспечивает возможность извлечения заготовки из установки.

Аналогично для заготовки из литого сплава закалка по предлагаемой технологии обеспечила улучшение прочностных свойств и показателей, характеризующих длительную прочность и малоцикловую усталость.

1. Способ закалки заготовок из никелевых сплавов, включающий нагрев и охлаждение, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют в два этапа, на первом из которых осуществляют охлаждение заготовок до температуры 500-860°С в среде инертного газа и со скоростью, большей или равной 200°С/мин.

2. Способ закалки по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют азот.

3. Способ закалки по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что для заготовок из гранульных сплавов заготовку помещают в капсулу, имеющую форму заготовки.

4. Способ закалки по п.1, отличающийся тем, что на втором этапе осуществляют охлаждение в атмосфере инертного газа или в вакууме.