Способ изготовления изделий из дисперсионно-твердеющих сплавов

 

Использование: для изготовления изделий из дисперсионно-твердеющих сплавов на никелевой основе и их термической обработки. Цель изобретения - изготовление изделий из никелевых сплавов, содержащих такие легирующие элементы, как Cr, Ti, Al, Nb. Полые заготовки из сплава ЭК-61 нагревают до 1020 - 1100^oС. После выдержки в печь вводят поток инертного газа - аргона. По достижении температуры 650 - 700^oС подачу газа прекращают и дальнейшее охлаждение проводят в защитной атмосфере. Далее заготовки формуют на прессе за счет холодного деформирования и подвергают старению при температуре 650 - 700^oС в течение 30 ч. 2 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к области изготовления изделий из дисперсионно-твердеющих сплавов на никелевой основе и их термической обработки.

Известен способ получения изделий термомеханической обработкой дисперсионно-твердеющего никелевого сплава, включающий нагрев под закалку до температуры 1080-1270^оС, циклическое деформирование при температуре 700^оС в течение 5-12 мин и отжиг при температуре 650-800^оС в течение 1-2 ч [1] Использование известного сплава не обеспечивает требуемую работоспособность изделий из-за относительно низких механических свойств сплава.

Известен способ изготовления изделий из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе, включающий нагрев заготовок под закалку до температуры 1050-1150^оС, выдержку в 1,4 ч, охлаждение в воде, масле или на воздухе, старение при температуре 540-870^оС в течение 12-48 ч и формование изделий [2] Полученные изделия обладают высокой износостойкостью и твердостью, но недостаточной пластичностью.

Цель изобретения изготовление изделий из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе, содержащего такие легирующие элементы, как Cr, Ti, Al, Nb в количестве до 30% и работающего в условиях, в которых требуется высокая длительная прочность изделий.

Цель достигается за счет того, что формование изделий осуществляют перед операцией старения, когда сплав приобретает свойства пластичности. Это было достигнуто путем двухступенчатого охлаждения заготовки с температуры 1020-1100^оС сначала ускоренного до температуры 650-700^оС конца фазового превращения, а затем замедленного до комнатной температуры в защитной атмосфере. Охлаждение до температуры 650-700^оС осуществляли со скоростью 50-70^оС/мин за счет ввода в рабочее пространство печи потока инертного газа аргона. При указанной температуре сплав имеет однофазную структуру с малым содержанием мелкодисперсионной фазы. После формования изделия проводят операцию старения для увеличения в структуре сплава количества упрочняющей мелкодисперсной фазы.

Технический результат предложенного способа повышение длительной прочности изделий сложной конфигурации из сплава, содержащего легкоокисляемые легирующие элементы.

Способ осуществляют следующим образом.

Полые заготовки из дисперсионно-твердеющего никелевого сплава нагревают в вакуумной печи до 1020-1100^оС температуры образования однородного γ-раствора сплава высокой пластичности. После заданной выдержки в печь вводят поток инертного газа, что позволяет осуществить ускоренное охлаждение заготовок и сохранить однофазный раствор с минимальным количеством упрочняющей фазы. Скорость охлаждения 50-70^оС/мин является оптимальной, установленной экспериментально. Ускоренное охлаждение проводят до температуры конца фазового превращения 650-700^оС. При достижении указанной температуры скорость охлаждения резко уменьшают за счет прекращения подачи газа в печь. Это позволяет обеспечить релаксацию напряжений в сплаве. Охлаждение осуществляют в защитной среде в вакууме или атмосфере инертного газа. Далее изделия сложной конфигурации, например сильфоны, формуют за счет холодного деформирования, что позволяет избежать окисления сплава и его охрупчивание. Полученные изделия подвергают старению при 650-700^оС с длительной выдержкой, обеспечивающей выделение в сплаве необходимого количества упрочняющей мелкодисперсной фазы.

П р и м е р. Заготовки из сплава ЭК-61 с толщиной стенки 0,2 мм нагревают в вакууме 1·10^-4 мм Нg до температуры 1020±5^оС, выдерживают 5-10 мин. Ускоренное охлаждение осуществляют потоком аргона со скоростью 60±5^оС/мин. Через 5-6 мин подачу аргона прекращают, поскольку температура в печи достигнет 650-700^оС. Далее охлаждение продолжают в той же среде при давлении газа 0,1-0,2 кгс/см² до комнатной температуры. Формование сильфона осуществляют на прессе в один переход при давлении 145 атм. Старение проводили в атмосфере аргона при температуре 650±15^оС с выдержкой 30 ч и охлаждением с выключенной печью.

Были проведены испытания на длительную прочность сплава, прошедшего указанную обработку. Испытания проводили при температуре 760±10^оС в атмосфере водорода при нагрузке σ=42 кгс/мм². Сплав не разрушился за 3,5 ч. Требуемая длительная прочность сильфонов в таких условиях составляет 3,3 ч.

Формула изобретения

1. Способ изготовления изделий из дисперсионно-твердеющих сплавов, включающий нагрев заготовок под закалку до 1020 1100^oС, охлаждение, старение при 650 700^oС и формование изделий, отличающийся тем, что формование изделий осуществляют вхолодную перед старением, а охлаждение при закалке осуществляют со скоростью 50 70 град./мин потоком инертного газа до температуры конца фазового превращения, затем подачу газа прекращают и дальнейшее охлаждение проводят в защитной среде до комнатной температуры.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют аргон.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве защитной атмосферы используют вакуум или инертный газ.