Способ получения прутков из титановых сплавов (варианты)

Изобретения относятся к обработке металлов давлением и могут быть использованы при получении прутков из титановых сплавов, предназначенных, например, для изготовления из них крепежных деталей. Полученную из слитка заготовку подвергают горячей прокатке на пруток. Осуществляют травление прутка, его вакуумный отжиг, волочение, воздушный отжиг прошедшего волочение прутка в две стадии и его механическую обработку на конечный размер. Воздушный отжиг по первому варианту сначала производят при температуре 650-750°С в течение 15-60 минут с охлаждением на воздухе до комнатной температуры, затем при температуре 180-280°С в течение 4-12 часов с охлаждением на воздухе до комнатной температуры. По второму варианту воздушный отжиг сначала ведут при температуре 750-850°С в течение 15-45 минут с охлаждением в печи до 500-550°С и далее на воздухе до комнатной температуры. Затем при температуре 400-500°С в течение 4-12 часов с охлаждением на воздухе до комнатной температуры. В результате обеспечивается равномерность структуры по сечению прутка, повышение значений предела прочности на разрыв и относительного удлинения и снижение трудо- и энергоемкости. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для получения прутков из титановых сплавов, в том числе и для изготовления из них крепежных деталей.

Известен способ получения прутков из титановых сплавов, включающий нагрев, волочение, механическую обработку (Александров В.К., Аношкин Н.Ф., Белозеров А.П. и др. Полуфабрикаты титановых сплавов. - М.:ВИЛС,1996, стр.252-275).

Недостатком этого способа является трудо- и энергоемкая операция вакуумного отжига, фиксированный низкий уровень получаемого комплекса механических свойств, следствием чего является непродолжительный срок службы готовых изделий.

Известен также способ получения прутков, включающий получение заготовки, ее горячую прокатку на пруток (RU 2165808 С1, 27.04.2001, В21В 1/16), прототип.

Недостатком этого способа является нестабильность получаемых механических свойств, низкий уровень предела прочности на разрыв, высокая трудо- и энергоемкость.

Предлагается способ получения прутков из титанового сплава, включающий получение заготовки, ее горячую прокачку на пруток, отличающийся тем, что заготовку получают из слитка и осуществляют травление полученного в результате горячей прокатки прутка, его вакуумный отжиг, волочение, отжиг прошедшего волочение прутка и его механическую обработку на конечный размер, при этом проводят воздушный отжиг прошедшего волочение прутка в две стадии: сначала при температуре 650-750°С в течение 15-60 минут с охлаждением на воздухе до комнатной температуры, затем при температуре 180-280°С в течение 4-12 часов с охлаждением на воздухе до комнатной температуры, механическую обработку на конечный размер.

Предлагается способ получения прутков из титанового сплава, включающий получение заготовки, ее горячую прокатку на пруток, отличающийся тем, что заготовку получают из слитка и осуществляют травление полученного в результате горячей прокатки прутка, его вакуумный отжиг, волочение, отжиг прошедшего волочение прутка и его механическую обработку на конечный размер, при этом проводят воздушный отжиг прошедшего волочение прутка в две стадии: сначала при температуре 750-850°С в течение 15-45 минут с охлаждением в печи до 500-550°С и далее на воздухе до комнатной температуры, затем при температуре 400-500°С в течение 4-12 часов с охлаждением на воздухе до комнатной температуры, механическую обработку на конечный размер.

Предлагаемый способ получения прутков из титановых сплавов отличается от прототипа тем, что воздушный отжиг прошедшего волочение прутка ведут в две стадии: сначала при температуре 650-750°С в течение 15-60 минут с охлаждением па воздухе до комнатной температуры, затем при температуре 180-280°С в течение 4-12 часов с охлаждением на воздухе до комнатной температуры.

Предлагаемый способ получения прутков из титановых сплавов отличается от прототипа тем, что воздушный отжиг прошедшего волочение прутка ведут в две стадии: сначала при температуре 750-850°С в течение 15-45 минут с охлаждением в печи до 500-550°С и далее на воздухе до комнатной температуры, затем при температуре 400-500°С в течение 4-12 часов с охлаждением на воздухе до комнатной температуры.

Техническим результатом является равномерность структуры по сечению прутка, повышение значений предела прочности на разрыв и относительного удлинения, снижение потребления электроэнергии и трудоемкости самого процесса.

Предлагаемый способ позволяет уменьшить величину зерна и улучшить ее равномерность структуры по сечению прутка за счет происходящих более глубоко во время предлагаемого отжига фазовых превращений, и в связи с этим структурных превращений.

Пример 1. Получали слиток из титанового сплава ВТ 16 диаметром 360 мм; нагревали до температуры 1100°С в газовой печи и ковали на диаметр 130 мм. Полученную заготовку обтачивали, нагревали до температуры 950°С и катали на стане «250» в бухту на диаметр 10,0 мм. Травление катаной заготовки проводили в бухтах щелочно-кислотным методом: щелочная ванна (NaOH+KOH), Тнагр.=430-440°С, время травления 45 минут; удаление щелочи производили в кислоте Н₂SO₄, Тнагр.=70°С, время воздействия 25 минут; после чего осуществляют промывку в воде. Далее проводили отжиг вакуумный при температуре 780°С, 2 часа с охлаждением на воздухе. Волочение отожженного титанового прутка производили на цепном стане «Миазаки» без нагрева из бухты в бухту на диаметр 9,5 мм. Далее осуществляли травление щелочно-кислотным способом, как описано выше, и проводили воздушный отжиг в электропечах сопротивления при температуре 720°С в течение 30 минут с охлаждением на воздухе до комнатной температуры, затем проводили термическую обработку по режиму: нагрев до температуры 200°С, выдержка в течение 10 часов, охлаждение на воздухе до комнатной температуры. Полученный пруток обтачивали на безцентрово-отрезной линии «Калов» на конечный размер прутка 8,5 мм с одновременной резкой и правкой в меру. Механические свойства прутков, определенные по статическим испытаниям, представлены в таблице (эксперимент 1). Получили прутки для применения в авиакосмической промышленности.

Пример 2. Получали слиток из титанового сплава ВТ 16 диаметром 360 мм, нагревали до температуры 1100°С в газовой печи и ковали на диаметр 130 мм. Полученную заготовку обтачивали, нагревали до температуры 950°С и катали на стане «250» в бухту на диаметр 10,0 мм. Травление катаной заготовки проводили в бухтах щелочно-кислотным методом: щелочная ванна (NaOH+KOH), Тнагр.=430-440°С, время травления 45 минут; удаление щелочи производили в кислоте Н₂SO₄, Тнагр.=70°С, время воздействия 25 минут; после чего осуществляют промывку в воде. Далее проводили отжиг вакуумный при температуре 780°С, 2 часа с охлаждением на воздухе. Волочение отожженного титанового прутка производили на цепном стане «Миазаки» без нагрева из бухты в бухту на диаметр 9,5 мм. Далее осуществляли травление щелочно-кислотным способом, как описано выше, и проводили воздушный отжиг в электропечах сопротивления при температуре 830°С в течение 20 минут с охлаждением в печи до 550°С и далее на воздухе до комнатной температуры, затем проводили термическую обработку по режиму: нагрев до температуры 400°С, выдержка в течение 4 часов, охлаждение на воздухе. Полученный пруток обтачивали на безцентрово-отрезной линии «Калов» на конечный размер прутка 8,5 мм с одновременной резкой и правкой в меру.

Механические свойства прутков, определенные по статическим испытаниям, представлены в таблице (эксперимент 2).

Механические свойства прутка при температуре 20°С.
№ эксперимента	Способ изготовления	σВ, МПа	σ0,2, МПа	δ, %	ψ, %	Сопротивление срезу, кгс/мм2
1	Прототип	840-970	88	14	60	63
2	Эксперимент 1	1000-1150	91-100	≥20	≥71	66-68
3	Эксперимент 2	980-995	90	≥18	≥72	69-70

Получили прутки для применения в автомобилестроительной промышленности, требующей получение на металле определенных задаваемых механических свойств.

Таким образом, предлагаемый способ получения прутков из титановых сплавов позволяет произвести полуфабрикаты, обладающие стабильным повышенным уровнем прочностных и пластических характеристик, что в свою очередь оказывает влияние на увеличение срока службы (долговечности) изделий из произведенного в дальнейшем полуфабриката, используемого в аэрокосмической и автомобилестроительной промышленностях.

1. Способ получения прутков из титанового сплава, включающий получение заготовки, ее горячую прокатку на пруток, отличающийся тем, что заготовку получают из слитка и осуществляют травление полученного в результате горячей прокатки прутка, его вакуумный отжиг, волочение, отжиг прошедшего волочение прутка и его механическую обработку на конечный размер, при этом проводят воздушный отжиг прошедшего волочение прутка в две стадии: сначала при температуре 650-750°С в течение 15-60 мин с охлаждением на воздухе до комнатной температуры, затем при температуре 180-280°С в течение 4-12 ч с охлаждением на воздухе до комнатной температуры.

2. Способ получения прутков из титанового сплава, включающий получение заготовки, ее горячую прокатку на пруток, отличающийся тем, что заготовку получают из слитка и осуществляют травление полученного в результате горячей прокатки прутка, его вакуумный отжиг, волочение, отжиг прошедшего волочение прутка и его механическую обработку на конечный размер, при этом проводят воздушный отжиг прошедшего волочение прутка в две стадии: сначала при температуре 750-850°С в течение 15-45 мин с охлаждением в печи до 500-550°С и далее на воздухе до комнатной температуры, затем при температуре 400-500°С в течение 4-12 ч с охлаждением на воздухе до комнатной температуры.