Способ химико-термической обработки

 

>505746

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.06.74 (21) 2029632/22-1 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.03.?6. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.07.76 (51) М Кл 2 С 22 F 3/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ао делам нзавретеннй и открытий (53) УДК 621.785.53 (088.8) (72) Авторы изобретения Ю, Ф. Баландин, Ю. А. Душин, Д. И. Емельянова, Т. С. Карнович, О, Н. Железняк и А. H. Вергазов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к упрочнению металлов: ванадия, ниобия и тантала, легированных титаном, цирконием, гафнием, т. е. элементами с ббльшим, чем у основного металла, сродством к кислороду.

Известен способ химико-термической обработки, заключающийся в окислении их путем нагрева при температуре ниже температуры рекристаллизации с последующим отжигом в вакууме при 850 С, Такой способ не обеспечивает достаточной прочности металла (см. данные в табл. 1).

Предложенный способ отличается от известного тем, что перед окислением металл подвергают нагартовке, причем внутреннее окисление проводят при температуре на

200 — 300 С ниже температуры рекристаллизации, а последующий отжиг проводят в две стадии: при 9001200 С и 1200 — 1300 С.

Указанное отличие позволяет значительно повысить прочностные характеристики металла за счет того, что нагартовка упрочняет металл, а дополнительное насыщение металла кислородом повышает прочность за счет образования дисперсных частиц по механизму внутреннего окисления.

Предлагаемый способ заключается в следующем. Сначала сплав нагартовывают, чтобы получить ячеистую структуру, затем при 600 — 900 С диффузионным методом вводят в материал кислород, необходимый для дисперсионнаго твердения. Чтобы избежать образования окалины и способствовать равномерному (по глубине) насыщению стенки кислородом, отжиг проводят под слоем порошкообразного карбюризатора. Благодаря ячеистой структуре удается добиться высокой степени гомогенности в распределении как легирующего металла, так и кислорода.

Далее сплав отжигают гтри 900 — 1200 С в вакууме или инертном газе. На этой стадии выравнивается, концентрация кислорода по глубине стенки и завершается процесс старения. Мелкодисперсная оксидная фаза распределяется главным образом по границам ячеек или субзерен и тормозит процесс рекрпсталлизации. На заключительной стадии сплав отжигают при 1200 1300 С для устранения внутренних напряжений. B результате такой обработки температура рекристаллизацин повышается на 300 — 400 С, а в рекристаллизованном состоянии материал имеет мелкозернистую структуру и сохраняет высокую прочность.

Влияние предварительной нагартовкн металла на его прочностные свойства показано з0 в табл. 1.

505746

Таблица !

Предел прочности

Температура накислороживания, ОС

Исходное состояние

::еталла

Содержание кислорода, ! вес. %

Марка сплава кгс льи2

СБ! (Nb — 1Zr) Нагартован (стеиень деф.

85% ) (800

12 — 15

109

0,68

8 — 11

150 †!60

800

0,84

То же

5ВМЦ (Nb — 5W—

2Мо — 1Zr) Без нагартовки (отожжен при

1 300 С, 1 час)"

800 32 — 40

0,81

Аналогично известному способу.

Формула изобретения

Таблица 2

Сплав

Характеристика

5ВМЦ

Концентрация элементов внедрения, вес. %: кислород углерод азот

0,840

0,680

0,0013

0,002!

Предел прочности при

20 С, кгс/.илР

109

Предел прочности при

1250 С, кгс/млР

Предел текучести, кгс/л1лР

Составитель В. Хацернова

Техред А. Камьипиикова

Редактор 3. Горбунова

Корректор И. Симкина

Зак. 587/857 Изд. № 297 Тираж 759 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, лК-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Пример. Обработке подвергают листь. толщиной 0,8 — 1,2 мм из нагартованных сплавов марок СБ1 (состав, вес. %: Zr 1,1;

Та 0,2; остальное ниобий) и 5ВМЦ (состав, вес. %: W 5,3; Мо 2,0; Zr l,l, остальное ниобий) . Накислороживание под слоем карбюризатора осуществляют на воздухе при 800 С в течение 6 час, выравнивающий отжиг в вакууме 5 10 мм. рт. ст. при 1100 С в течение 1 час, отжиг для снятия напряжений — в вакууме 5 10-з торр при 1250 С в течение 4 час.

Изменение состава и прочности сплавоз на основе ниобия СБ1 и 5ВМЦ после отж.!га

1250 С в течение 4 час показано в табл. 2.

Химико-термическая обработка по предлагаемому способу позволяет упрочнить сплавы в большей степени, чем по известному способу. При этом материал сохраняет достаточную пластичность (при 20 С относительное удлинение составляет 8 — 12% ). Обработка проводится на широко распространенном оборудовании и не вызывает затруднений при ковке, прокатке, штамповке или сварке, по-!

0 скольку эти операции могут быть выполнены предварительно на неупрочненных металлах.

1. Способ химико-термической обработки тугоппавких металлов, включающий внутреннее окисление при температуре ниже температуры рекр иста ллизации с последующим отжигом, отлич ающийся тем, что, с целью повышения прочности, перед окислеEEEEBì металл нагартовывают.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что внутреннее окисление проводят при температуре на 200 — 300 С ниже температуры рекристаллизации.

3. Способ по п. 1, отличающийся

30 тем, что отжиг проводят в две стадии: при

900 — 1200 С и 1200 — !800 С.