Способ обработки жаропрочных сплавов на основе никеля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик («)876768 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 221179 (21) 2841665/22-02 с присоединением заявки Но(23) Приоритет—

Опубликовано 3Ю081. Бюллетень ЙЯ 40 (53)pA. КЛ а С 22 F 1/10

Государственнай комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 785 °. 79 (088 ° 8) 1

Дата опубликования описания 301081 (P. 3. Валиев, О.A. Кайбышев, Ф.Ш. Шарифьянов,, О.Х. Фаткуллин и Б.В. Родионов :1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ

HA ОСНОВЕ НИКЕЛЯ

Цель изобретения — повышение стойкости штампового инструмента при обработке жаропрочных материалов эа счет снижения температуры деформации при сохранении высоких технологических свойств сплавов..

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки жаропрочных сплавов, включающем нагрев до температуры формирования сверхпластичной структуры в течение

1-30 мин, затем сплав охлаждают на

Изобретение .относится к металлур. гии, в частности к способам термомеханической обработки дисперсионнотвердеющих жаропрочных сплавов на-никелевой основе с мелкозернистой структурой, и может использоваться для изготовления деталей методом обработки металлов давлением в условиях сверхпластичности или иэотермической штамповки.

Известен способ обработки маропрочного сплава на никелевой основе

ИС6КП с размером зерна 10-12 мкм, заключающийся в .нагреве до 1100««

ll80 С и растяжении при этой температуре со скоростью 0,5-10 мл/мин.

Максимальное удлинение (<Г ъ 500%) достигнуто при растяжении со скоростью 0,5 мм/мин и температуре нагрева 1150оС (1) ., .- 20

Найболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ обработки мелкозернистого жаропрочного сплава типа ЖС6К, состоящий в нагреве сплава до температуры наибольшей пластичности и деФормации при этой температуре в условиях сверхпластичности. Напрймер, при 1100-1150 С, скоростях деформаиии 10 -,10 Зс относительное удли- 30 нение сплава составляет 4203, напряжение течения 0,3-0,7 кг/мм (2).

К недостаткам известных способов относятся низкая стойкость штампов из-за высокой температуры (более

1100 C), при которой производят сверхпластическое деформнрование, применение специальных нагревательных устройств, ухудшение механических свойств сплавов из-за резкого возрастания процесса окалинообразования и .обеднения слоя металла под окалиной легирующими элементами цри нагреве выше 1100 С, а также значительные энергозатраты для нагрева и деформирования прй столь высоких температурах.

876768

150-200 С и подвергают пластической деформации.

В основе предлагаемого способа лежит явление увеличения пластичности сплава и снижения усилий деформирования при деформации в условиях сверхпластичности или изотермической штамповке в случае образования мелкодисперсной смеси фаз с большеугловыми межфазными границами.

В жаропрочных дисперсионно-твердею щих никелевых сплавах, имеющих микроструктуру, состоящую из зерен " -фазы с распределенными в ней мелкодисперс( ными выделениями -фазы, когерентно связанной с матрицей при нагреве до определенных температур и соЬтвет- 15 ствующих выдержках, например, для сплава ЖСбу при 1100 С и выдержках

8-10 мин происходит коагуляция частиц -фазы и в связи с этим исчезновение когерентности на границах 2р ((, () -фаз. Это ведет к образованию в сплаве мелкозернистой структуры, содержащей большеугловые межфазные границы, вследствие чего становится возможным проявление эффекта сверхпластичности, приводящее к резкому повышению пластичности и снижению напряжений течения.

Время, достаточное для полной коагуляции -фазы при нагрев® до температуры начала растворения

30 -фазы составляет 1-80 мин. Ниже этого интервала коагуляция происходит неполностью, а отжиг свыше 30 мин ведет к росту зерен. Например, для сплава ЖСбу выдержка в течение 35 мин З5 при температуре наибольшей пластич-. ности 1100 С приводит к росту зерна до 15 мкм и к понижению пластичности с одновременным повышением напряжения течений. Для сплава ЭИ-4375 при 4р той же температуре и выдержке рост зерен доходит до 20 мкм, а оптималь- ной выдержкой является 1-2 мин.

Оптимальные результаты получаются при времени отжига порядка 130 мин, когда уже произошло нарушение когерентности на межфазных границах и коагуляция.частиц " -фазы, а размер зерен основной фазы составляет 1-10 мкм.

Благодаря образованию мелкозернистой смеси фаз с большеугловыми межфазными границами можно снизить температуру деформации сплава до

900-1000ОС при сохранении его сверхпла тического поведения, т.е. значительного понижения напряжения течения и повышения пластичности. Дальнейшее уменьшение температуры деформации ведет к резкому понижению пластичности и повышению напряжения течения из-за вторичного выпадания тонкодисперсных частиц " -фазы.

Пример. Плоские образцы с длиной рабочей части 40 мм, расчетной . базой 20 мм, толщиной 1 мм и шириной

8 мм, вырезанные из прутка сплава

ЖСбу с мелкозернистой структурой (размер зерна 1 мкм) закрепляют в захватах разрывной машины Р-5 и помещают в печь, не прикладывая нагрузки. Затем образцы нагревают до температуры наибольшей пластичности (1100 С + 5ОС) и выдерживают в тече- . ние 8-10 мин. После этого образцы подстуживают до 1000 С, 950 С,900 С путем продувки печи потоком воздуха и деформируют растяжением при этих температурах. Контроль температуры деформации производится двумя термопарами пропущенными через верхние и нижние тяги. Термопары касаются испытуемого образца на границах расчетной базы. ПОсле деформации пластичность образцов измеряется относительно исходной базы, а напряжения течения Gqg Ъ рассчитываются по записи усилие-деформация при степени деформации 75%.

Для сравнения полученных результатов по предлагаемому способу с известными проводят механические испытания по методу, описанному в прототипе. Сравнительные данные по пластичности (д) и напряжения течения (Gqg %) для мелкозернистого сплава ЖСбу, полученные по известному методу, т.е. нагретого до температуры деформации и деформированного при этой температуре, и для сплава обработанного по предлагаемому способу, приведены в табл. 1.

Износостойкость штампового инструмента исследуют в паре со спла- . вом ЖСбу при 900-1100 с частотой вращения 50с"" и постоянной удельной нагрузке 10 кгс/мм . в течение 10 мин.

Полученные данные представлены в табл. 2.

Таким образом, при температуре

1100 С износ ытампового инструмента о в 3 раза больше, чем при 900 С.

876768

T à е ë è ö à

Температура испытаний, 0С

Измеряемые параметры

Вид обработки

Ю б

1100 С 1000С 950 С 900 С

Нагрев до температуры деформации и деформация (по известному .способу) кг

75 me 1 7 3 6 д, % 850 150 80 12

- 35 кг б76%, 1, 7

Д,В 850

1,8 2

820 760

180

Таблица 2.

Показатели Известный способ

Предлагаемый способ способ () 1 2

Температура испытаний, ОС 950 900

1000

1100

26 25 22, 70

Износ, мг

Формула изобретения

Составитель Е. Перекатова

Редактор М. Ткач Техред T.Ìàòî÷êà Корректор М. ШарошиТираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9520/35

Филиал ППП Патент, г..ужгород, ул. Проектная, 4

Нагрев до 1100 С, 0 выдержка 10 мин, подстуживание до температуры деформации и деформирование (по предлагаемому способу) Способ обработки жаропрочных сплавов на основе никеля, включаюций нагрев до температуры 1100-1165 С и деформацию, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкос- 4О ти штампового инструмента при обработке жаропрочных никелевых сплавов, проводят выдержку при температуре нагрева в течение 1-30 мин, а затем подстуживают на 150-200 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Клещев A.Ñ. и др. Металлове« дение и термическая обработка металлов. 1978, Р 7, с. 58.

2. Белов A.Ô. и др. Известия

AH СССР, Металлы, 1974, п. 2,с.150.