Способ обработки металлов и сплавов
СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, включающий пластическую деформацию, термоциклирование в герметичной емкости в интервале температуры полиморфного превраще .ния, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса деформации металлов и сплавов, в том числе и труднодефорютруемых , деформацию ведут в атмосфере водорода при давлении 0,02-0,4 МПа. СЛ
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3390553/22-02 (22) 26.02.82 (46) 30.09.83. Бюл. 9,36 (72) В.И. Шаповалов, В.Ю. Карпов и В.Т. Шевцов (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (53) 621.746.58(088.8) (56) 1. Баранов A.A. Фазовые превра" щения и термоциклирование металлов.
К. "Наукова думка", 1974, с. 50-74.
2. Тихонов A.Ñ. Эффект сверхпЛастичности металлов и сплавов.
M., "Металлургия", с. 142.
3. Физика металлов и металлове дение. Вып. 6, 1959, т, 8, с. 939-945.
„„Я0„„10 А
3(5D В 22 D 27 00" С 21 D 7 00 (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ
И СПЛАВОВ, включающий пластическую деформацию, термоциклирование в герметичной емкости в интервале температуры полиморфного превраще,ния, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процес са деформации металлов и сплавов, в том числе и труднодеформируемых, деформацию ведут в атмосфере водорода при давлении 0,02-0,4 MIla.
1044424
Изобретение относится к технологии металлов и может быть использовано для пластической деформации металлов и сплавов, особенно трудно деформируемых полиморфных металлов (например, марганца ) без какоголибо механического воздействия на них со стороны внешней среды.
Известны способы деформации железа и других полиморфных металлов беэ механического контакта с о6рабатывающим инструментом, заключающиеся в использовании внутренних напряжений в металле, возникающих при термоциклировании в поле гради ента температур за счет разности удельных объемов исходной и образующей фаз (Ц .
Недостатком способа является то, что скорость пластической деформации таким способом черезвычайно низка — сотые доли процента эа один .цикл. Поэтому использование таких способов деформации не нашло распространения в промышленности.
Известен также способ, совмещающий термоциклирование с механическим воздействием, . — ковкой, прокаткой, прессованием, растяжением, пневмоформовкой (2) .
Однако таким способом производить деформацию труднодеформируемых полиморфных материалов очень сложно и, кроме того, все подобные спо собы включают операции механического воздействия на металл.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ деформации металлон и сплавов, заключающийся в пластической деформации и термоциклировании железа и стали в интервале температур 1000300 С вокруг температуры полиморфного превращения со скоростью порядка 25 К/с в различных средах (аргон, гелий, вакуум). При этом достигается максимальная скорость удлинения заготовки — металла
0,02% в течение цикла (3, Недостатком является низкая скорость пластической деформации особенно труднодеформируемых металлон и сплавов.
Цель изобретения — интенсификация процесса деформации металлов . и сплавов, в том числе и труднодеформируемых.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки металлов и сплавов, включающему пластическую деформацию и термоциклирование в герметичной емкости .н интервале температуры полиполиморфного превращения, деформацию недут н атмосфере водорода при давлении 0,02-0,4 МПа.
Сущность способа заключается в том, что заданный металл или сплав помещают в герметичную установку, заполняют ее водородом до давления
0,02-0,4 МПа и производят нагрев металла до температуры полиморфного превращения, дают иэотермичес,уи выдержку для полного насыщения металла водородом и затем термоциклируют в интервале температур, охватывающем полиморфное превращение (на 10-50 K ниже или нише температур точки полиморфизма) . При этом происходит пластическая деформация, выражающаяся в удлинении заготовки на 50-300% в зависимости от количества циклов.
Пример 1. Образец чистого железа цилиндрической формы длиной
15 мм и диаметром 8 мм помещают 0 в автоклав, снабженный системой подачи водорода поц давлением с регулятором давления от 0 до 1,0 МПа и нагревателем сопротивления (молибденовый соленоид). Заготовку нагревают
25 до 910 С, делают изотермическую выдержку длительностью 15, а затем включают автоматическое устройство, производящее термоциклирование в интераа е температур 850-950 С со
0 скоростью 200 К/мин.
Число таких операций производят при давлениях водорода 0,01, 0,02, 0,05, 0,1; 0,2," 0,3; 0,4; 0,5 МПа и количестве циклонов 50, 100, 200, 300, 400, 500.
Результаты деформаций образцов из чистого железа приведены в таблице .
Пример 2. Подобно описанному выше примеру осуществляют дефор- .
40 мацки образцов Армко-железа. Термоциклирование ведут в интервале температур 800-950 С со скоростью 200 K/ìèí.
° Результаты показаны в таблице.
Пример 3. При таких же усло45 виях производят деформацию образца— заготовки иэ марганца. Начальная температура нагрева 750 С, выдержка о
5 мин, термоциклирование в интервале температур 680-800 С, давление
О
50 водорода в автоклаве изменяют при испытании каждого образца — заготовки от 0,02 ИПа до 0,5 МПа. . Результаты приведены в таблице.
Пример 4. В идентичных условиях производят деформацию указанных выше образцов в средах: автоклав заполняют аргоном; гелием; в автоклаве создают вакуум.
Результаты приведены в таблице.
В таблйце но всех вариантах указано максимально необходимое количество термоциклов 500 . При увеличении числа циклон заметного увеличения -тепени деформации не наблюдается. При каждом цикле фактически
1044424
P Деформа- Количест- Длина Диаметр
МПа, Н ции эа во цик- конеч- конечный, Примечание цикл,% лов на я, мм мм
Ме
16,3
500
7,95
Прототип
0,01
Аргон
О (гелий)
Вакуум
0,02
7,95
16,3
500
0,01
7,92
0,015
0,02
16,9
500
500
7,6
18,1
0,02 6,1
27,0
0,12
5,2
34,6
0,51
0,05 и
36,8
5,0
0,71
0,01 и
4,6
38,7
0,99
1,27
0,20
4,15
47,2
0,30 и
48,4
4,2
0,40
Н 48, 6
Наблюдалось наличие раковин в заготов. ке. 1,34
4,1
° I
0,50 и
АрмкоFe
7,998
15,001
15,8
Прототип
500
0, 00.
0,01
Аргон
Н2 0,01
7,&6
19,2
7,51
0,08
0,02
0,05
6,0
28,1
0,34
0,73
1,11
0,10
0,20
5,1
4,4
34,9
39,1
Н и
4,15
48,3 и
1,29
0,30 0,40
Аргон АрмкоЕе
1,41
49,9
Прототип
683.
500 скорость деформации уменьшается.
Иэ таблицы видно, что оптимальным давлением Н является 0,02-0,4 МПа.
При давлении водорода в автоклаве ..менее 0,02 NIIa его содержания в ме- талле недостаточно для обеспечения больших скоростей деформации и она практически почти не отличаетСя QT деформации по известному способу.
Значительное ускорение деформации наблюдается начиная с давления
0,5 МПа при значительной скорости деформации процент деформации падает и в образцах наблюдаются раковины, трешины.
Предлагаемый способ обеспечивает деформацию. особенно труднодеформируемых металлов и сплавов до 50ЗООЪ, что позволяет испольэовать
его при получении заготовок необходимой длины из . треднодеформируемых полиморфных металлов и спла5 .вов. . Дать экономический эффект не представляется возможным, так как из труднодеформируемых металлов и спла 0 вов получают заданные геометрические размеры иэделий — заготовок мето дом литья. Однако, ввиду большой
I степени деформации до 300% ) в твердом состоянии, предлагаемый способ 5 найдет применение во многих отраслях техники.
1044424
Продолжение таблицы
Р, МПа, Н
Примечание
15,0
8,0
500
0,00
Мп
15,0
0,00
8,0
0,07 о,ог
7,9
16,7
0,19
7,87
19,2
0,05
6,94 ае
0,10
23,4
0,5
6,8
27,8 о,го
0,62
6,3
5,8
28,4
30,7
0,30
0,40
0,71
0,80
4 и
0,85
5 6
31,2
0,50
Составитель Т.Королева
Техред М, Гергель Корректор В Гирняк
Редактор Ю.Середа
Тираж 813 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 7421/10
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Аргон
Н О,О1
Деформации эа цикл,%
Количест- Длина во цик- конечлов на я, мм
Диаметр конечный, мм
Образуются. раковины и трещины
