Способ деформационно-термической обработки сплавов высокого демпфирования на основе системы железо-марганец-кремний

 

Изобретение относится к черной металлургии, к способам обработки сплавов, используемых для изготовления ответственных деталей бурового оборудования , работающих в условиях высоких знакопеременных нагрузок. Целью изобретения является обеспечение высокого логарифмического декремента колебаний и повышенных механических свойств. Сплав нагревают до температуры нормализации, затем проводят охлаждение со скоростью 90-110°С/ч до 550-600°С и выдерживают при этой температуре в течение 20-30 мин, а пластическую деформацию осуществляют при комнатной температуре со степенью обжатия 8-12%. 1 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 D 8(00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4913781/02 (22) 21.02,91 (46) 30.10.92. Бюл. М 40 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И,П.

Бардина (72) В.А. Удовенко, E,З, Винтайкин, С.Ю. Макушев, В.Б. Дмитриев, Н.А. Полякова, И.И.

Никитина и А,С, Рожкова (56) Патент Японии N. 61-201724, кл. С 21 0

8/00, 1986. (54) СПОСОБ ДЕФОРМАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СПЛАВОВ ВЫСОКОГО ДЕМПФИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ

СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗΠ— МАРГАНЕЦ вЂ” КРЕМНИЙ

Изобретение относится к черной металлургии. а именно к деформационно-термической обработке сплавов высокого демпфирования на основе системы желеэо— марганец — кремний, используемых для изготовления ответственных деталей бурового оборудования, работающих в условиях высоких энакопеременных нагрузок.

Сплавы на основе системы Fe-Mn-Sl, известные как сплавы восстановления формы, являются перспективными конструкционными сплавами высокого демпфирования, Известен способ обработки сплава памяти формы на основе системы Fe-Mn-Sl (Мп-20-40%. Sl=3,5-8, on. Fe), заключающийся в проведении горячей прокатки, охлаждении с Тпрокатки до Т = 200 С с выдержкой. при этой температуре в течение

5 мин и последующем охлаждении до ком" натной температуры, ... Ж,, 1772177 А1 (57) Изобретение относится к -черной металлургии, к способам обработки сплавов, используемых для изготовления ответственных деталей бурового оборудования, работающих в условиях высоких энакопеременных нагрузок. Целью изобретения является обеспечение высокого логарифмического декремента колебаний и повышенных механических свойств. Сплав нагревают до температуры нормализации, затем проводят охлаждение со скоростью

90-110 С(ч до 550-600 С и выдерживают при этой температуре в течение 20--30 мин, а пластическую деформацию осуществляют при комнатной температуре со степенью обжатия 8-12%. 1 табл.

Недостатком этого способа обработки являются низкие демпфирующие и механические свойства сплавов. Например, сплав состава Fe-26,0% Мп-5,5%Si, обработанный этим способом. имеет следующие свойства: логарифмический декоемент колебаний д =

=3 %,сгв,2 300 Н/мм, a<=800 Н/мм; д5= — 40, Целью изобретения является обеспечение высокого логарифмического декремента колебаний и повышенных механических свойств.

Для достижения этой цели предложен способ деформационно-термической обработки сплавов высокого демпфирования на основа системы Fe Mn-Sl, в котором согласно изобре-ению сплав нагревают до температуры нормализации, затем проводят охлаждение со скоростью 90-110 С/ч до 550-600 С и выдерживают при:- гой температуре в течение 20--30 мин, а прастиче1772 i 77 скую деформацию осуществляют при комнатной температуре со степенью обжатия

8 — 12%.

Нагрев сплава до температуры нормализации(1000 С), выдержка при этой температуре в течение 10 мин необходимы для получения гомогенного твердого раствора, Тонкая кристаллическая структура и напряженндбаостояние сплавов высокого демпфирования на основе системы Fe-Мп — Sl

so многом определяются:.условиями их охлаждения от высоких температур и режимом отжига, Охлаждение сплава от температуры нормализации со скоростью

90-110 С/ч до температуры 550-600 С способствует формированию такого структурного состояния сплава, которое после холодной деформации обеспечивает наиболее высокий уровень демпфирования. Охлаждение сплава со скоростью меньше

90 С/ч приводит к образованию равновесной а-структуры, которая не обладает демпфирующими свойствами, Повышение скорости охлаждения свыше 110 С/ч приводит к неоднородному распределению дислокаций по объему зерна, что значительно ухудшает демпфирующие свойства, Аналогичным образом на изменение структуры и демпфирующих свойств влияют параметры отжига (температура и время выдержки): повышение температуры более 600 С и увеличение длительности выдержки свыше 30 мин способствуют образованию в сплаве а-структуры, а снижение температуры менее 550 С и выдержки менее 20 мин приводит к образованию ячеистой дислокационной структуры. В обоих случаях демпфирующие свойства сплава падают.

Пластическую деформацию проводят при комнатной температуре с обжатием 812%. Деформация обжатием менее 8% не приводит к достаточному повышению прочностных свойств, а при деформации обжатием свыше 12% снижаются демпфи рующие свойства сплава и падает его пластичность.

Пример осуществления способа, Сплав системы Fe-Мп-Si, содержащий, мас.%:

СО,062%, M f1=26,0%, Sl=5,3%, Fe — остальное, обработали предлагаемым способом и

5 по режиму, соответствующему способу-прототипу. Сначала эту сталь в виде горячекатаной ленты толщиной Л= 1 мм нагревали до температуры нормализации 1000 С и выдерживали при этой температуре в течение

10 10 мин, Режимы последующей обработки приведены в таблице, Далее из ленты вырезали образцы для стандартных испытаний на растяжение и образцы, на которых определяли величину

15 логарифмического декремента колебаний при комнатной температуре. Демпфирующие свойства изучали, определяя амплитудную зависимость величины при ксмнатной температуре на установке ЦНИИЧермета, 20 собранной по схеме обратного изгибного маятника и автоматизированной на базе микроЭВМ СМ-1803, Результаты испытаний приведены в таблице.

Благодаря предложенному способу де25 формационно-термической обработки по сравнению со способом-прототипом, достигается следующее преимущество: в обработанных сплавах на основе системы

Fe-Mn — Si повышается о на 20-30%, 30 ард на 100% и логарифмический декремент колебаний в 7-8 раз. Это позволит повысить ресурс работы механизмов буровых машин.

Формула изобретения

Способ деформационно-термической

35 обработки сплавов высокого демпфирования на основе системы железо — марганец — кремний, включающий нагрев до температуры нормализации, охлаждение до температуры отжига, выдержку, пластиче<0 скуюдеформацию,отличающийся тем, что. с целью повышения демпфирующих и механических свойств, охлаждение ведут со скоростью 90-110 С, выдержку проводят при 550 — 600 С в течение 20 — 30 мин, а пла45 стическую деформацию осуществляют при комнатной температуре со степеньо обжатия 8-12%.

1772177 бремя выдержки.. Ъ, Неханические свойства

Способ

4, Н/ммв Ф

<4,в

Н/ммв

Прототип 200 5 не про- 300-400 тт 800 40-45 3 водится

g0

100

1000 35

950 40

1050 40

550 20

600 30

600 30

720

22

Составитель А.Рожкова

Техред М.Моргентал Корректор А.Козориз

Редактор

Заказ 3815 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 161

Скорость охлаждения от температлы нормализации, Vt eC/ч

Предлагае" иый

2

Температура выдержки,Т., <С

Пластическая . деформация

12

Логарифми-. ческий декремент коле" баний,, Ф