Способ термической обработки изделий с переменным сечением

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при термической обработке изделий с переменным сечением , в частности турбинных лопаток паровых и газовых турбин. Целью изобретения является повышение эксплуатационных свойств. Лопатку турбины из стали 15X11МФШ греют до 1005°С и закаливают в 2 этапа, на первом с расходом воды 0,6 - 0,7 м3/чхм2 для массивной части и 0,2 - 0,3 м /чхм для тонкой части, в течение времени, обеспечивающего снижение температуры ниже температуры выпадения карбидов - ниже 800°С. На втором этапе расход воды соответственно 0,2 - 0,3 и 0,05 - 0,1 . 8 течение всего периода охлаждения поддерживают давление воздуха 0,15 - 0,25 МПа, давление воды 0,2 - 0,3 МПа. По окончании закалки изделия подвергают отпуску 680 ± 15°С Способ значительно повышает эксплуатационные свойства изделий 1 табл сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 21 0 1/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4684746/02 (22) 20.03.89 (46) 15.06.91, Бюл. М22 (71) Производственное объединение "Ленинградский завод турбинных лопаток" им.

50-летия СССР (72) Л.Ф.Голанд, И.А.Борисов и А.И;Клебанов (53) 621.785.616.2 (088.8) (56) Патент Австрии М 376914, кл, В 21 О

053/781, 1985. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ИЗДЕЛИЙ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при термической обработке иэделий с переменным сечением, в частности турбинных лопаток паровых и газовых турбин. Целью изобретения являИзобретение относится к металлургии и может быть использовано при термической обработке изделий с переменным сечением, в частности турбинных лопаток паровых и газовых турбин.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных свойств, Пример. Проводили охлаждение водовоздушной смесью штампованной заготовки, например турбинной лопатки, из стали 15Х11МФШ с размерами; длина 1660 мм, сечение перовой части 38 мм, сечение хвостовика 90 мм. Лопатку обрабатывали на категорию прочности КП70 (оо,2 = 68 — 83 кгс/мм ). В тело заготовки турбинной лопатки зачеканивались термопары в хвостовой и перовой частях. Холодные концы термопар выводились на потенциометр КСП4, После нагрева до температуры закалки 1005

„„Я „„1655998 Al ется повышение эксплуатационных свойств. Лопатку турбины иэ стали

15Х11МФШ греют до 1005 С и закаливают в 2 этапа, на первом с расходом воды О,б—

0,7 м /чхм для массивной части и 0,2—

0,3 м /чем для тонкой части, в течение

3 времени, обеспечивающего снижение температуры ниже температуры выпадения карбидов — ниже 800 С. На втором этапе расход воды соответственно 0,2 — 0,3 и 0,05 — 0,1 м /чем . В течение всего периода ох3 2 лаждения поддерживают давление воздуха

0,15 — 0,25 МПа, давление воды 0,2 — 0,3

МПа, По окончании закалки изделия подвергают отпуску 680 + 15 С, Способ значительно повышает эксплуатационные свойства изделий. 1 табл.

+. 10 С закалку осуществляли по следующему режиму: сначала на первой ступени охлаждали заготовку лопатки водовоздушной смесью при расходе воды 0,6 — 0,7 м /ч м

2 для хвостовой "àñòè и 0,,2 — 0,3 м /ч м для

3 2 перовой части лопатки в течение 10 мин. За это время температура по сечению лопатки снизилась ниже 800 С, а укаэанные расходы воды обеспечили равные скорости охлаждения хвостовой и перовой частей лопатки, которые не позволили произойти выделению карбидов по границам зерен. Тем самым были подготовлены условия для образования в процессе следующего после закалки отпуска оптимальной структуры с равномерно расп ределен ными мел кодисперсными карбидами, которые выделяются из твердого раствора при отпуске.

1655998

1 о а, Т в., С и кгс м/см

60,f у 4в, s кгс/май кгс/мм

% у, Х

Способ

80

64

74

Прототип

-25

20,5

84

Предлагаемый 75

Затем на второй ступени расходы воды уменьшили и охлаждение продолжали при расходу воды соответственно 0,2 — 0,3 и 0,05 — 0,1 м /ч м до температуры окружающей среды. При таком режиме охлаждения была обеспечена скорость охлаждения, при которой распад твердого раствора в перлитной и промежуточной областях полностью подавлен, а происходит только мартенситное превращение. Кроме того, равенство скоро стей охлаждения массивной хвостовой части и тонкой перовой обеспечило практически полное отсутствие коробления.

После закалки по указанному режиму турбинная лопатка прошла отпуск по штатной технологии при 680 «й 15ОС в течение

5 ч. Одновременно отпуск прошли лопатка после штатной закалки в масло и лопатка после закалки по способу-прототипу. Затем проводили испытания механических свойств в объеме, предусмотренном ОСТ

108.020.03-82, а также определяли переходную температуру хрупкости Тбо.

Результаты приведены в таблице.

Требования ОСТ

108.020.03-82 68-83

Предлагаемый способ термической обработки обеспечивает при одинаковой прочности металла заготовок значительно более высокие пластичность и вязкость ста5 ли, более низкую переходную температуру хрупкости Tm, тем самым повышенное сои ротивление металла хруп кому разрушению, а значит, более высокую надежность готовой турбинной лопатки.

10 Формула изобретения

Способ термической обработки изделий с переменным сечением, включающий закалку водовоздуш ной смесью и отпуск, отличающийся тем, что, с целью

15 повышения эксплуатационных свойств, закалку проводят в две ступени, при этом на первой охлаждение ведут с расходом воды

0,6 — 0,7 м /чхм для массивной части и 0,2 з

- 0,3 м /ч м цля тонкой части в течение з г

20 времени, обеспечивающего снижение температуры ниже температуры выпадения карбидов, на второй ступени — c расходом воды соответственно 0,2 — 0,3 и 0 05 — 0,1 мз/ч мг до температуры окружающей сре25 ды, при этом в течение всего периода охлаждения поддерживают давление воздуха 0,15 — 0,25 МПа, давление воды 0,2 — 0,3 МПа.