Способ определения деформируемости металлов в горячем состоянии
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения деформируемости металла Цель изобретения - повышение точности определения деформируемости гетерогенных сплавов в условиях горячей обработки давлением. Нагружают цилиндрический образец в условиях, характерных для горячей обработки давлением. Нагружение осуществляют растяжением до разрушения. В сечении шейки разрушенного образца измеряют линейные поперечные деформации и по их различию судят об анизотропии деформируемости 2 табл
СО1ОЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕС.ПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ) 1ф 1 () ю IQl (21) 4796923/28 (22) 28.02.90 (46) 07.11.92. Бюл. N 41 (71) Комбинат "Электрохимприбоо" (72) Л.П.Карпов и П,П.Бадьин (56) Авторское свидетельство СССР N 1677570, кл. G 01 N 3/00, 1989, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМИРУЕМОСТИ МЕТАЛЛОВ В ГОРЯЧЕМ С0СТОЯНИИ (57) Изобретение относится к испытательной технике и мо>кет быть использовано длл Изобретение относится к машиностроению, и может использоваться при оптимизации режимов горячей штамповки, в частности титановых сплавов. Известны методы испытания металлов в горячем состоянии, предназначенные длл прогнозирования деформируемости металлов без разрушения или оценки горячей пластичности металлов. Например, методы испытания на осадку предусматриваются в ГОСТ 8817-73. При этом задается определенная степень деформации металла в горячем состоянии и оцениваетсл поверхностное разрушение образцов. отрезанных от прутков или проволоки. Известен метод, описанный в ГОСТ 9651-73 "Металлы. Метод испытания на растяжение при повышенных температурах", где предусмотрено, в частности. определение горячей пластичности: относительного удлинения и сужения. 3а прототип принят способ определения направления максимальной деформации (анизотропии) при осадке образца при комнатной температуре (авторское свидетельство Кг 1677570. кл. G 01 N 3/00, !989), .,ЯЫ„„1774225 Al определения деформируемости металла. Цель изобретения — повышение точности определения деформируемости гетерогенных сплавов в условилх горячей обработки давлением. Нагружают цилиндрический образец в условиях, характерных для горячей обработки давлением. Нагружение о(:уществляют растяжением до разрушения. B сечении шейки разрушенного образца измеряют линейные поперечные деформации и по их различию судят об анизотропии деформируемости, 2 табл. Недостатком указанного способа является невозможность выявления локальной анизотропии горячей пластичности гетерогенных сплавов, например, двухфазных титановых сплавов, Необходимость определения такой характери:тики обьясняется тем, что при горячей лис.овой штамповке, в частности вытяжке, набгподаются внутренние разрывы, обусловленные механизмом накопления микропор в местах растягивающих напряжений и перенапряжения металла из-за анизотропии локальной пластичности слоев разных структурных составляющих, Целью изобретения явллется повышение точности определения деформируемости гетерогенных сплавов в условиях горячсй обработки давлением. Поставлленная цель достигается тем, что определяется локальная анизотропия пластической деформации, происходящая при горячем растяжении образцов, путем; измерения степени эллипсообразности излома в шейке разорванного образца. Для реализации предложения изготавливают разрывные образцы с у1олщен ными 1774225 головками и шейками круглого сечения. например, как по ГОСТ 9651-73. Подготавливают испытательное оборудование разрывную машину с камерой для нагрева образцов, например, универсальную маши- 5 ну типа "Инстрон". Задают значения технологических температур испытания, исходя из целей испытания. Испытыва1от последовательно образцы при ка>кдой температуре, нагружая и растягивая образцы 10 до разрыва. Фиксируют разруша1ощу1о нагрузку, а после охлаждения образца — конечное приращение длины рабочей (расчетной) части. Рассчитывают характеристики прочности, плас.гичности. Затем измеряют диа- 15 метрь. эллипса -- наибол ьший D1 и наименьший D2 — в изломе шейки по сечению разрушения. Для этого используют оптический микроскоп типа МБС с окулярной сеткой. 20 Степень эллипсообразности излома Аз рассчитывают как отношение Аэ=О1/ - 2. Данные параллельных определений при одной и той же температуре испытания усредняют, например, по трем-пяти обрзцам по каждому показателю, Локальную анизотропию пластической 30 деформации оценива1от показателем А, рассчитанным из отношения (1). Способ проверен практически с получением положительного эффекта при оптимизации деформируемости листового 35 титанового сплава марки СП-3В. При вытяжке полусферических заготовок из листов толщиной 22 мм и последующей токарной обработке на наружной выпуклой поверхно-сти деталей наблюдались дефекты в виде 40 надрывов, распространяющиеся на разную глубину t1o сечению, преимущественно под 0 углом 30 от полюса полусферы, где металл при штамповке испытывает .наибольшие растягивающие напряжения, 45 Согласно литературным данным подобные дефекты при горячей штамповке титановых сплавов возмо>кны в условиях недостаточной пластичности. Температура нагрева заготовок под штамповку рав- 50 нялась 950 С. Исследованиями горячей пластичности с оценкой локальной анизотропии пластичности по предлагаемому способу удалось обосновать и поднять температуру штамповки до 980 С вместо 55 950" С. Результаты испытания образцов приведены в табл, 1, Температуру горячей штамповки двухфазных титановых сплавов типа СП-ЗВ или ВТ6, BTGc назначают не выше температуры полиморфного превращения (Тлл). Однако ввиду колебания химического состава в пределах марки, а именно легирующих — алюминия и ванадия, а так>ке содержания примесей значение Тл изменяется, Выбран11ая при отработке технологии температура штамповки оказывается не оптимальной для разных плавок. Для оптимизации температуры штамповки оценивали, помимо относительного удлинения. величину А>. Из табл.1 видно, что более устойчиво с повышением температуры изменяется (падает) А>, чем относительное сужение, В этом случае сравнение Аз должно быть с показателем пластичности, относительным сужением, Однако с ростом температуры не наблюдается ее линейной корреляции с относительным сужением. К тому же, наименьшее число s/>, равное 61,9 70, незначимо отличается от других значений. Значение локальной анизотропии с ростом температуры падает по линейной зависимости: (2) А =-0,00132 t+2.54 Формула изобретения Способ определения деформируемости металла в горячем состоянии, по которому нагружают цилиндрический образец, измеряют линейные поперечные деформации и с коэффициентом корреляции, равным -0,8 (значим при доверительной вероятности 0,95), Детали, отштампованные с нагревом заготовок при 980 С, указанных дефектов не имели. Повышение температуры горячей штамповки выравнивает горячую пластичность по обьему заготовки. При этом перенапряжение металла гасится в микрообьемах металла, что предотвращает рост микротрещин до макротрещин. Испытания механических свойств штамповок показали их удовлетворительные значения после корректировки температуры штамповки (см. табл,2). Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого способа заключается в повышении информативности результатов испытания гОрячей пластичности, повышении надежности прогнозирования штампуемости (выхода годных) без разрушения и возможности обеспечить необходимый уровень горячей пластичности с учетом ее локальной анизотропии (повышает технологические возможности использования титанового сплава СП-ЗВ). 1774225 их различию судят об анизотропии.деформируемости, отличающийся тем. что, с целью повышения точности определения деформируемости гетерогенных сплавов в условиях горячей обработки давлением, нагружение образца осуществляют растяжением в горячем состоянии до разрушения, а измерение линейных поперечных деформаций осуществляют в сечении шейки разру5 шенного образца. Табли ца 1 1), /О, Иеханические свойства Температура испытания в ° o,z кгс/ммз кгс/ммз 1,338 900 920 1, 309 950 1,307 980 1, 284 21, 1 19,0 20,4 17,9 19,6 17 9 22,0 19,2 20,7 18,5 19,8 16,9 18,6 15,5 1, 176 990 ср. 50,0 1000 порвались (не хватило хода зажима) Образцы не ср. ср. ср. ср. 30,3 26,4 2),9 26,0 29,9 26,3 30,0 26,2 24,2 20,2 23,8 19,8 24,5 20,3 31, 5 26,8 26,0 21,7 23,6 20,4 22,7 17,7 24,9 21 8 24,0 20,6 23,8 20,1 18,9 !5,8 20,9 17,8 19,3 15,8 21,6 18 3 20,1 16,9 37,0 37,5 39,0 37,8 37,5 41,2 41,5 25,0 36,3 41,0 38,0 39,5 30,0 37,747,0 41,5 45,0 32 0 41,3 40,5 36,0 51,0 42,5 63,8 53,8 66,9 64,8 62,6 67,0 66,9 58,0 63,6 60,8 66,5 62,6 57,9 61,9 67,0 61,9 68,9 55,0 63,2 . 64, 2 67,7 70,2 67,3 69,4 1774225 Таблица 2 Требование К 64-87 60 не менее 10 не менее Составитель П.Бадьин Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор 3.Салко Редак о, Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3922 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, >К-35, Раушская наб„4/5
