Способ термомеханической обработки заготовок из гранулируемых высоколегированных никелевых сплавов
Владельцы патента RU 2259902:
Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") (RU)
Изобретение относится к металлургии. Может использоваться при изготовлении заготовок дисков из гранулируемых высоколегированных никелевых сплавов для газотурбинных двигателей. Предложен способ термомеханической обработки заготовок из гранулируемых высоколегированных никелевых сплавов, включающий горячее изостатическое прессование, отжиг, двухстадийную деформацию с промежуточным рекристаллизационным отжигом и термическую обработку. Деформацию на каждой стадии проводят с регламентированной степенью 20-25%, при суммарной степени 35-40%. Промежуточный рекристаллизационный отжиг ведут при температуре на 40-50°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы. Техническим результатом является повышение механических и эксплуатационных свойств. 1 табл.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении заготовок дисков из гранулируемых никелевых высоколегированных никелевых сплавов для газотурбинных двигателей.
Известен способ термомеханической обработки заготовок из гранулируемых никелевых сплавов, включающий горячее изостатическое прессование, отжиг и термическую обработку (Белов А.Ф. и др. Структура и свойства гранулируемых никелевых сплавов. М.: Металлургия, 1984, стр.107-108).
Предлагается способ термомеханической обработки заготовок из гранулируемых высоколегированных никелевых сплавов, включающий горячее изостатическое прессование, отжиг, первую стадию деформации с регламентированной степенью, равной 20-25%, промежуточный рекристаллизационный отжиг при температуре на 40-50°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, вторую стадию деформации с регламентированной степенью, равной 20-25%, и термическую обработку. При этом суммарная степень деформации должна быть равна 35-40%.
Предлагаемый способ отличается от известного тем, что после отжига проводят двухстадийную деформацию с промежуточным рекристаллизационным отжигом, при этом деформацию на каждой стадии проводят с регламентированной степенью 20 - 25% при суммарной степени 35 - 40%, а промежуточный рекристаллизационный отжиг ведут при температуре на 40-50°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы.
Техническим результат - повышение механических и эксплуатационных свойств, что позволяет увеличить срок службы получаемых дисков и снизить расход дефицитных материалов.
Предлагаемый способ позволяет создать условия роста для исключения миграции границ зерен и соответственно роста, что повышает предел прочности, предел текучести, длительную прочность и сопротивление малоцикловой усталости.
Пример
Цилиндрические капсулы из стали 20 размером 160×200 мм засыпали серийными гранулами сплава типа ЭП741НП, имеющими температуру полного растворения γ'-фазы, равную 1200°С.
Капсулы с засыпанными гранулами повергали горячему изостатическому прессованию и последующему отжигу.
Отжиг проводили по режиму: нагрев до температуры 1200°С, выдержка 4 часа, замедленное охлаждение со скоростью 30°С/час до температуры 900°С, что на 300°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы.
Далее осуществляли нагрев на температуру 1150°С, что на 50°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, и первую стадию деформации с регламентированной степенью 25%. После первой стадии деформации высота заготовки соответствовала 150 мм.
Далее заготовку подвергали рекристаллизационному отжигу при температуре 1150°С, что на 50°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы, в течение 4 часов.
Далее проводили вторую стадию деформации с этой температуры с регламентированной степенью 20%. Высота полученной заготовки после двух стадий деформации соответствовала 120 мм. При этом суммарная степень деформации была равна 40%.
Деформированную заготовку из сплава типа ЭП741НП подвергали термической обработке по режиму:
закалка от температуры 1180°С, выдержка 4 часа, охлаждение на воздухе и старение при температуре 780°С, выдержка 16 часов, охлаждение на воздухе.
В таблице представлены механические и эксплуатационные свойства деформированных заготовок из сплава типа ЭП741, изготовленных в соответствии с предлагаемым способом в сравнении с заготовками, изготовленными в соответствии с прототипом.
| Таблица | |||||
| Технология | Механические свойства | Длительная прочность при Т=650°С за сто часов | МЦУ при T=650°C и прочности 100 кгс/мм2, N, циклов | ||
| Предел прочности, кгс/мм2 | Предел текучести, кгс/мм2 | Относи-тельное удлинение | |||
| Предлагаемый способ | 158 | 110 | 20 | 105 | 8•104 |
| Прототип | 150 | 99 | 20 | 100 | 1•104 |
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение показателей прочности на 8-11 кгс/мм2, длительной прочности - на 5 кгс/мм2, сопротивление малоцикловой усталости - в 8 раз.
Повышение механических и эксплуатационных свойств заготовок дисков, изготовленных в соответствии с предлагаемым способом, позволяет по сравнению с заготовками, изготовленными в соответствии с прототипом, повысить их срок службы в 1,5 раза, что сэкономит в 1,5 раза расход дефицитных материалов на изготовление дисков.
Способ термомеханической обработки заготовок из гранулируемых высоколегированных никелевых сплавов, включающий горячее изостатическое прессование, отжиг и термическую обработку, отличающийся тем, что после отжига проводят двухстадийную деформацию с промежуточным рекристаллизационным отжигом, при этом деформацию на каждой стадии проводят с регламентированной степенью деформации 20-25% при суммарной степени деформации 35-40%, а промежуточный рекристаллизационный отжиг ведут при температуре на 40-50°С ниже температуры полного растворения γ'-фазы.
