Способ механико-термической обработки металлов

Способ механико-термической обработки металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

OllИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскнк

Социалистических

Республик (11964020 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 10.1180 (24) 3004856/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 0710.82 Бюллетень Мо 37

Дата опубликования описания 03.02.83 (И) М. Nn.3

С 22 F 1/00

Государственны4 комитет

СССР ио делам изобретени4 и открыти4

t$3) УДК 621 ° 78 ° . 011.(088. 8) (72) Авторы изобретения

О.П. Карасевская и В.A. Кононенко

Институт металлофиэики AH Украинской CCP (71) Заявитель (54) СПОСОБ МЕХАНИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ.

МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к области упрочнения монокристаллов, крупнозернистых чистых металлов и твердых растворов, используемых для элементов конструкций, работающих в условиях высокотемпературной ползучести, а именно к методам контроля упрочняющих обработок по структуре.

Известен способ механико-термической обработки металлов, заключающий- ся в создании полигональной структуры путем разового или многократного деформирования и серии отжигов, которые приводят к повыаению сопротив ления полэучести 1 1. Недостатком известных способов является очень трудоемкий и длительный выбор оптимальной:обработки. При поиске упрочняющих обработок известными методами на серии образцов проводят предварительное деформирование на разные степени деформации и отжиги, а затем все образцы данной серии с различной исходной структурой испытывают в рабочих условиях. По результатам комплекса механических испытаний отбирается режим получения структурного состояния, обладающий наилучшими жаропрочными свойствами. Проведение всего комплекса механических испытаний занимает -большой объем работы и средств, однако эффективность достигаемого субструктурного упрочнения зависит от условий службы материала, а в некоторых случаях упрочнения вообще не достигается.

Наиболее близким техническим реше)p нием является способ механико-термической обработки, включающий предварительную деформацию до критической степени прн температуре ниже рабочей и последующий, стабилизирующий отжиг g2) .

Недостатком этого способа является то, что контроль создаваемой субструктуры проводится не по субструктурным параметрам, а по оптимальной

2О степени деформации, задаваемой в пределах конкретного для данного материала диапазона значений. Поэтому в способе-прототипе, где отсутствует контроль структурных параметров,проводится серия дополнительных высокотемпературных испытаний структурных состояний, полученных после обработки в пределах выбранного диапазона значений степеней предварительной деформации с целью поиска оптимальной ее величины.

964020

Выбор диапазона рекомендуемых степеней деформации проводится по зависимости скорости установившейся полэучести в рабочих условиях от степени предварительной деформации. В зависимости от степени изученности 5 сплавов необходимы 5-10 точек на кривой (> (Ерр дв) . Если сравнение про.водят на базе 300 ч на одно испыта,ние, то<потери времени и средств на поиск режима МТО весьма велики. 10

Поскольку параметр Е дрор не отра- жает конкретной структуры, то он не гарантирует от проявления неустойчивости в процессе эксплуатации изделий. 35

Целью изобретения является уменьшение структурной неоднородности металла.

Поставленная цель достигается тем, что предварительную деформацию ведут со степенью, при которой достигается уровень максимального угла разориентировки субструктуры не,меньший, чем максимальный угол разориентировки в необработанном материале при выходе на установившуюся стадию ползучести в рабочих условиях.

Наибольшую устойчивость проявляет материал с такой субструктурой, заданной МТО, в которой плотность избыто ных дислокаций не меньше, чем ее-® значение при выходе на стационарную ползучесть в отожженном образце.

Уровень избыточной плотности дислокаций однозначно определяется величиной угла внутризеренной разориента- 35 ции.

Способ осуществляют следующим образом.

При первичных испытаниях íà ползу- gg честь исходных (неупрочненных) материалов в рабочих условиях рентгенографически измеряют максимальный угол разориент ировки субструктуры д и определяют Д вЂ” уровень максимального угла разориентировки при выходе на стадию установившейся ползучести, Для конкретного материала выбирают температуру предварительной деформации, исходя иэ его технологических особенностей. Важно только, что эта температура ниже рабочей.

При температуре предварительной деформации измеряют изменение максимального угла разориентировки в зависимости,от степени деформации и строят градуировочный графико-8прЕ 8. .При проведении,механйко-термической обработки используют экспериментально установленный факт повышенной устойчивости в рабочих условиях ® структур с максимальным углом разориентировки, достигшим уровня П .Об этом, кстати, свидетельствует и постоянство скорости ползучести на ус-. тановившейся стадии неупрочненных об- Я разцов. Поэтому механико-термическую обработку ведут по степени предварительной деформации, при которой достигается максимальный угол разориентировки не меньше, чем Г .

При удачно выбранной температуре предварительной деформации эффект субструктурного упрочнения быстро достигает насыщения после превышения К, а получение более высоких степеней деформации при малом приросте эффекта уже становится невыгодным.

Предложенный способ проверен в опытах с монокристаллами вольфрама и молибдена. При предварительной ниэкотемпературной деформации (0,10,3 Т,н,) и отжига 4-5 ч при рабочей температуре 0,57 Т „, в тех случаях, когда было достигнуто после МТО значение раэориентировки субструктуры не ниже, чем ее величина после завершения стадии неустановившейся полэучести исходного (неупрочненного) материала, скорость ползучести субструктурно упрочненного материала снизились в 70-120 раз (см. чертеж, кривые 7-9). В тех случаях, когда после

МТО уровень разориентировки субструктуры был меньше-; чем после завершения стадии неустановившейся ползучести неупрочненного материала, упрочнение кратковременно и на кривой ползучести наблюдается ."срыв" упрочнения, в результате которого скорость полэучести возрастает до значений, характерный для неупрочненного материала (см. чертеж, кривые 2,3,5,6) . В структуре наблюдается разрушение субграниц вдоль определенных направлений. Кривые 1,4 соответствуют поведению материала при полэучести в неупрочненном состоянии, В известном способе выбор и контроль оптимальной субструктуры проводился по задаваемой критической или оптимальной степени предварительной деформации, при которой скорость ползучести оказывалась наименьшей. Поэтому.в известных спесобах, ссылки на которые приведены выше, дается интервал значений, в пределах которых надо искать оптимальную степень деформации. Иными словами, для каждого нового конкретного случая (материал, температура службы, нагрузка).необ-. ходим новый поиск.

Структурный параметр д отражает равновесную плотность избыточных дислокаций одного знака для выбранных условий службы, поэтому отпадает необходимость испытаний на устойчивость структуры в рабочих условиях.

Формула изобрете ния

Способ механико-термической обработки металлов, включающий предва964020

ФФ РФд . JW

Т чапа

Составитель С.Николаева

Редактор Н.Коляда Техред Т.фанта Корректор Е Рошко.Заказ 267/3 Тирам 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рительную деформацию при температуре, меньшей рабочей температуры, и стабилизирующий отжиг, о т л -и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения структурной неустойчивости, предварительную деформацию ведут .со степенью, обеспечивающей уровень максимального угла раэориентировки субструктуры, не меньшей, чем максимальный угол раэориентировки в необработанном материале при выходе на установившуюся стадию ползучести в рабочих условиях.

Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 177444, кл. С 21 0 8/00, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

9 143825, кл. С 21 0 8/00, 1962.