Способ изготовления труб из спеченных тугоплавких сплавов

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ИЗ ПЕЧЕННЫХ ТУГОПЛАВКИХ СПЛАВОВ, включающий прессование и спекание заготовки, нагрев, винтовую прокатку , отличающий ся тем, что, с целью улучшения механических свойств, заготовку прессуют полой формы, а винtoвyю прокатку осуществляют в два этапа с суммарным коэффициентом вытяжки, составляющим 5-10, причем коэффициент вытяжки на втором этапе в 1, раза превышает коэффициент вытяжки на первом этапе. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.Я0.„1014660 А

З(59:В 22 F 3/18» С 22 С 29 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

»с:ю»

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3411474/22-02 (22) 30.12.81 (46) 30.04.83. Бюл. В 16 (72) И. Н. Потапов, A. П. Коликов, Э. Н. Ларин, М. A. Бондарев, П. М.. Финагин, В. A. Антич и В. A. Попов (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт. стали и спла-вов (53) 621.762.047:621.774.35(088.8) (56) 1. Коликов A. П., Потапов H. Н.

Бондарев .N. A. и др. Пластическая деформация металлов и сплавов.

МИСиС, сб. Р 118. М.-, "Металлургия.", 1979, с. 130.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2955948/02, кл. В 22 F 3/18,-1980..(54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ

ИЗ .ПЕЧЕННЫХ ТУГОПЛАВКИХ СПЛАВОВ, включающий прессование и спекание заготовки, нагрев, винтовую прокат. ку, отличающийся тем, что, с целью улучшения механических свойств, заготовку прессуют полой формы, à винтовую прокатку осуществляют в два этапа с суммарным коэффициентом вытяжки, составляющим

5-10, причем коэффициент вытяжки на втором этапе в 1,.5-.:4 раза превышает коэффициент вытяжки на первом этапе.

1014660 пластических свойств, чтобы проводить прокатку со степенью деформации, значительно превыщающей степень деформации при раскатке на короткой оправке.

Если коэффициент вытяжки при рас40 катке на длинной оправке будет меньше, чем 1,5 коэффициента вытяжки при раскатке на короткой оправке, то структура спеченного металла не получит достаточной проработки по

45 сечению трубной з аготовки, обеспечивающей высокие механические свойства. Если же коэффициент вытяжки при раскатке на длинной оправке превысит более чем в 4 раза коэффициент вытяжки на короткой опРавке, то в результате интенсивной раскатки на трубных заготовках появится повышенная раэностенность, а в ряде случаев будет происходить образование трещин на внутренней поверхности заготовок, которые приводят к частич ному или полному разрушению трубных заготовок.

Суммарный коэффициент вытяжки для готовой трубы должен быть ранен 0 5-10 для обеспечения полной проработки пористой структуры исходной спеченной заготовки и получения высоких механических свойств. Если суммарный коэффициент вытяжки будет

65 меньше 5, то в структуре полученной

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству труб из порошков тугоплавких сплавов на станах винтовой про,катки..

Известен способ производства труб из спеченных тугоплавких металлов, включающий формование и спекание полой заготовки и последующее ее прессование на игле с коэффициентом вытяжки,В = 4-б (1).

Недостатком укаэанного способа является низкая стойкость прессовых оправок и, как следствие, низкое качество труб. Необходимая механическая обработка приводит к большим потерям тугоплавких металлов, что значительно увеличивает себестоимость готовых труб. Кроме того, анизотропия свойств в продольном и поперечном направлениях труб усложняет процесс дальнейшей их обработки, часто приводит к растрескива . нию и образованию других дефектов при раскатке на роликовых станах теплой прокатки., Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ изготовления труб из порошковых материалов, включающий прессование и спекание заготовки цилиндрической формы, нагрев, винтовую прокатку в трехвалковом калибре с коэффициентом вытяжки,О = 1,4-2,5, последующую прошивку. с коэффициентом вытяжки, составляющим 0,4-1,3 коэффициента вытяжки при прокатке (2 J.

Недостатком известного способа являются низкие механические свойства получаемых труб. Этот способ не может быть использован для полу. чения труб из высокопрочных тугоплав. ких материалов (например, вольфрам, сплав МВ-30 и др.), так как высокая температура нагрева под прокатку (до 1800ОС) и, несмотря на это, значительное сопротивление деформации металла не позволяют произвести прошивку сплошной заготовки вследствие оплавления или приваривания оправки к деформируемому металлу.

Цель изобретения — улучшение механических свойств.

Для достижения поставленной цели согласно способу изготовления труб из спеченных тугоплавких сплавов, включающему прессование и спекание заготовки, нагрев, винтовую прокатку, заготовку прессуют полой Формы, а винтовую прокатку осуществляют в два этапа с суммарным коэффициентом вытяжки, составляющим 5-10, при-. чем коэффициент вытяжки на -втором этапе в 1,5-4 раза превышает коэффициент вытяжки на первом этапе.

Способ осуществляется следующим образом.

Из порошка тугоплавкого металла или сплава формуют полую цилиндрическую заготовку, которую затем подвергают высокотемпературному спеканию. Полученную з аготовку нагревают в нейтральной атмосфере до температуры прокатки и раскатывают на короткой оправке в 3-валковом стане винтовой прокатки. Затем заготовку вновь нагревают и раскатывают на

10 длинной плавающей оправке с коэффициентом вытяжки, в 1,5-4 раза превышающим коэффициент вытяжки при раскатке на короткой оправке. Суммарный коэффициент вытяжки для готовой трубы должен быть равен 4-10 для обеспечения полной проработки пористой структуры исходной спеченной заготовки и получения высоких механических свойств.

Исходные спеченные заготовки из порошков тугоплавких металлов обладают незначительной пластичностью при температуре их обработки, что яв ляется следствием наличия остаточной

„,. пористости. Поэтому для одновремен2> ного уплотнения с наружной и внутренней поверхностей полой спеченной заготовки необходимо применять раскатку на короткой оправке с невысокой степенью деформации, чтобы не вызвать образования трещин и других дефектов на внутренней и наружной поверхностях гильзы. После этого заготовка обладает достаточным уровнем

1014ЬЬ0

55 ,60

65 трубы сохранится остаточная пористость, что снижает пластические свойства трубной заготовки и не позволяет применять оптимальные режимы деформации при последующей обработке. Винтовая прокатка спеченной заготовки с суммарным коэффициентом вытяжки 10 приводит к значительному упрочнению металла и требует проведения дополнительной термической обработки .труб перед дальнейшей деформацией, в ряде случаев, кроме того, наблюдается образование микротрещин у внутренней поверхности труб. В предлагаемом способе суммарный коэффициент вытяжки, обеспечивающий проработку структуры спеченной заготовки и получение высоких механических свойств металла, составляет 5-10 (P y = 5-10) и существенно зависит от исходной плотности. Заготовкам с низкой исходной плотностью; составляющей 0,65--0,7 от теоретической,,соответствуют большие значения коэффициента вытяжки p>=- 10 и наоборот.

Аналитически эту зависимость можно выразить формулойр.,= 28 (1-0,8313Т)., где $ - плотность спеченной заготовки, 4 — теоретическая плотность мет алла.

Для обеспечения воэможности получения таких вытяжек на стане винтовой прокатки необходимо первый проход осуществлять на короткой оправке с небольшими вытяжками (,Й ), составляющими,Ц = (0,2-0,4) g4z . Причем соотношение,ц /,9 зависит от исходной плотности заготовок. Зту зависимость можно выразить формулой р

Последующая прокатка осуществляется на длинной "плавающей" оправке с коэффициентом вытяжки (Щ ), составляющим ф = (1,4-2,5),0 . Прокатка на длинной "плававшей" оправке обеспечивает высокое качество поверхности и допускает ведение процесса при повышенных вытяжках. вследствие отсутствия осевого сопротивления оправки.

Пример 1; Спеченные заготов ки из сплава МВЗО (Ио + 30)N ) с ис.ходной относительной плотностью / Э . = 0,9 раскатывают на 3-валковом стане винтовой прокатки на короткой оправке при 1550®С с коэффи- циентом вытяжки 1,5 и затем на длинной "плавающей" оправке при 1560 С с коэффициентом вытяжки 3,45, что в 2,3 раза, превышает коэффициент вытяжки при раскатке на короткой оправ ке ° Суммарная вытяжка равна 5,18.

Полученные трубы размером 0 5

40х5 мм обладают высоким качеством поверхности и механическими свойствами (предел прочности при c = 20 С

800-850 NtIa, относительное удлинение

10 д = 15-18%).

Короткие оправки изготавливают иэ жаропрочного сплава ЭП131, а длинные — из стали ЗХ2В8Ф. Последующая раскатка труб на стане ХПТР20-60 !

5 позволяет получить качественные трубы 0 S = 30х2 мм, удовлетворяющие требованиям технических условий.

Пример 2. Раскатывают заготовки из спеченного молибдена диаметром 47 мм с внутренним отверстием Ф 27 мм. Первоначальную раскатку . на короткой оправке, закрепленной на стерже проводят при 1350 С с коэффициентом вытяжки равным 1,8 .

25 Трубную заготовку размерами 45х10 мм (О > S) раскатывают на длинной "плавающей" оправке при 1180 С с коэффициентом вытяжки 2,7, что в 1 5 раза превышает коэффициент вытяжки на первом этапе. Деформация с суммарной вытяжкой p. = 5 позволяет полностью устранить остаточную пористость. Полученные молибденовые трубы обладают хорошими механическими свойства ми: предел прочности 75-80 кг/мм и относительное удлинение 20-25%.. Шероховатость наружной поверхности не превышает 0,05-0,1.мм, внутренней поверхности — 0,02 мм, что особенно важно при дальнейшей обработке таких

40 труб на станах ТПТР.

Пример 3. Спеченные молибденовые заготовки раскатывают на короткой оправке при 1300 С с коэффициентом вытяжки 1,50 и затем на длинной

"плавающей" оправке при 1150 С с коэффициентом вытяжки равным 6, что в 4,раза превышает коэффициент вытяжки при раскатке на короткой оправке. В результате прокатки по этим режимам получают трубы с сильно измельченной нерекристаллизованной структурой. Результаты испытания образцов, вырезанных.из стенки трубы, следующие: предел прочности 8085 кг/мм, относительное; удлинение не менее 20%. Столь высокие механические свойства наряду с хорошим качеством наружной и внутренней поверхностей труб дают воэможность использовать их в качестве заготовок для последующей теплой деформации без дополнительной термической обработки.

Пример 4. Заготовку из сплава NB-30 с плотностью X/ Г„,=, 0,8

1014660

Механические свойства. Исходная плотность

+ тЕор I

Предлагаемый способ

Известный способ

) к, °

ГВ,МПа д, З

0, Мпа

700-760

680-720

15-18

20-25

800-850

800-850

12-15

10-12

p,96

0,8

Сост авитель С. Багров а

Редактор В. Петраш Тахред Т.Фанта Корректор И. Шулла

Закай 3082/10 Тираж 813. 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 наружным диаметром 80 мм и отверстием ф 30 мм раскатывают на короткой оправке, закрепленной на стержне, при 1500 С с коэффициентом вытяжки равным 2,22. Полученную трубную за готовку наружным диаметром 62 мм с отверстием ф 35 мм раскатывают на длинной "плавающей" оправке при

1350 С с коэффициентом вытяжки 4,5, что в 2,25 раза превышает коэффици-. ент вытяжки на первом этапе. Деформация с суммарной вытяжкой p = 10,0 позволяет полностью устранить остаточную пористость и получить трубы с высокими механическими свойствами: предел. прочности 800-850 МПа, относительное удлинение 20-25%. Шероховатость наружной поверхности не превышает 0,1 мм, внутренней поверхности — 0,05 мм, что позволяет проводить дальнейшую обработку таких труб на стане ХПТР 20-60 без дополнительной механической обработки внутрен- ней поверхности.

Пример 5. Заготовку иэ технически чистого вольфрама с плотностью ) /7„„ = 0,85 наружным диаметром 75 мм и отверстием ч 30 мм раскатывают на короткой оправке, закрепленной на .стержне, при 1700 С с коэффициентом вытяжки равным 1,7.

Полученную трубную заготовку наружным диаметром 62 им с отверстием ф 35 мм раскатывают на длинной "плавающей" оправке при 1550 С с коэффициентом вытяжки 3, что в 1,75 раза превышает коэффициент вытяжки на,первом этапе

Деформация с суммарной вытяжкой,О =

5,1 позволяет полностью устранить остаточную пористость и получить трубы с высокими механическими свойствами: предел прочности 950-1000

10 МПа, .относительное удлинение 20-25%.

Шероховатость. наружной поверхности не превышает 0,1 мм, внутренней поверхности — 0,05 мм, что позволяет проводить дальнейшую обработку та15 ких труб на .стане ХПТР 20-60 без дополнительной механической обработки внутренней поверхности., Результаты исСледований механических свойств труб из сплавов молибдена МВ-30 при 20 С, полученных по известному и предлагаемому способам, привеДены в таблице.

Использование предлагаемого способа для получения труб из Мо и W позволяет улучшйть условия работы и смазки справок, что обеспечивает высокое качество труб при повышенных коэффициентах вытяжки, способствующих улучшению проработки структуры и улучшению механических свойств трубы.