Способ термообработки дисперсионно-твердеющих сплавов
Владельцы патента RU 2394935:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева (RU)
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к авиационному двигателестроению, где используется вакуумная термообработка дисперсионно-твердеющих сплавов. Нагрев деталей в вакуумной камере производят в два этапа. На первом этапе нагрев производят в вакууме при давлении 10-5-10-6 мм рт.ст. до рабочей температуры детали с выдержкой в течение 20-25 мин для удаления вредных примесей, а на втором этапе производят нагрев до температуры гомогенизации с выдержкой в среде инертного газа при давлении 10-2-10-1 мм рт.ст. Перед нагревом при термообработке производят контроль натекания с отделением вакуумной камеры от насосов через промежуточную камеру атмосферного или повышенного давления. Технический результат - повышение прочностных характеристик поверхностного слоя. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к авиационному двигателестроению, где используется вакуумная термообработка дисперсионно-твердеющих сплавов.
Известен способ термообработки в вакууме дисперсионно-твердеющих жаропрочных сплавов типа ЖС, разработанный и рекомендованный ВИАМ (Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. М.: Металлургия, 1969. - С.278-383).
Недостатками этого способа являются большие объемные остаточные напряжения в деталях, например в пустотелых лопатках турбины, а также значительные сублимационные процессы при высоковакуумной (10-5-10-6 мм рт.ст.), высокотемпературной (1220°С) и длительной выдержке (4 ч), что снижает прочностные характеристики поверхностного слоя.
Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки изделий сложной конфигурации из дисперсионно-твердеющих сплавов на никелевой основе (RU патент №2288295 C1, C22F 1/10, 27.11.2006 г.), при котором повышаются прочностные характеристики сплава перед резким перепадом температур и производится контроль остаточных объемных напряжений.
Недостатком данного способа является методика определения натекания в вакуумных печах, что приводит к окислению деталей и снижению прочностных характеристик поверхностного наиболее нагруженного слоя.
Недостатками почти всех методик термообработки в защитных средах являются:
- отсутствие регламентирования интенсивности сублимации химических элементов с поверхности деталей для каждого режима термообработки и наоборот;
- нет определенного режима термообработки для удаления вредных примесей с поверхности деталей;
- нет определенного режима термообработки, препятствующего сублимации легирующих элементов, повышающих прочностные характеристики сплавов.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении прочностных характеристик поверхностного слоя, уменьшении окисления деталей при нагреве.
Технический результат достигается тем, что нагрев деталей в вакуумной камере производят в два этапа, причем на первом этапе нагрев производят в вакууме при давлении 10-5-10-6 мм рт.ст. до рабочей температуры детали с выдержкой в течение 20-25 мин для удаления вредных примесей, а на втором этапе производят нагрев до температуры гомогенизации с выдержкой в среде инертного газа при 10-2-10-1 мм рт.ст. Перед нагревом при термообработке производят контроль натекания с отделением вакуумной камеры от насосов через промежуточную камеру атмосферного или повышенного давления.
Способ осуществляется следующим образом.
Во-первых, вакуумные печи оборудуются дополнительной камерой между вакуумным насосом и самой печью, при этом камера соединяется, например, с атмосферой и уплотнения между печью и дополнительной камерой обдуваются (соприкасаются с) гелием, при этом камера печи соединяется с гелиевым течеискателем и при отсутствии показаний течеискателя определяется величина натекания в мм рт.ст. на 1 л объема в секунду. Иначе величина натекания может оказаться ложной, что неизбежно вызовет окисление деталей с поверхности, т.е. насыщение кислородом, что уже снизит прочностные характеристики поверхностного слоя.
Во-вторых, нагрев деталей производится поэтапно: сначала температура поднимается до рабочей температуры деталей при высоком вакууме 10-5-10-6 мм рт.ст. и выдерживается в течение 20-25 мин, после этого во втором этапе производится напуск инертного газа до давления 10-2-10-1 мм рт.ст. и температура поднимается и выдерживается по методике ВИАМ (Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. М.: Металлургия, 1969. - С.278-383), т.е. при температуре полного растворения упрочняющей фазы. Далее термообработка ведется по известным методикам.
Работы проводились на сплаве ЖС6У, ЖС6КП. Режимы термообработки соответствовали рабочим температурам и температуре гомогенизации. Для лопаток первой ступени и второй ступени ротора-турбины двигателя Д30КУ (КП).
В результате предлагаемой термообработки на первом этапе удаляются вредные примеси с поверхностного и подповерхностного слоя, а на втором этапе наличие инертного газа не позволяет сублимировать легирующим элементам.
1. Способ термообработки деталей для авиационных двигателей из дисперсионно-твердеющих сплавов, включающий нагрев деталей в вакуумной камере до температуры полного растворения упрочняющей фазы, отличающийся тем, что нагрев деталей в вакуумной камере производят в два этапа, причем на первом этапе нагрев производят в вакууме при давлении 10-5-10-6 мм рт.ст. до рабочей температуры детали с выдержкой в течение 20-25 мин для удаления вредных примесей, а на втором этапе производят нагрев до температуры гомогенизации с выдержкой в среде инертного газа при давлении 10-2-10-1 мм рт.ст.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нагревом при термообработке производят контроль натекания с отделением вакуумной камеры от насосов через промежуточную камеру атмосферного или повышенного давления.
