Способ горячей прокатки прутков из + титановых сплавов

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления высококачественных прутков широкого диапазона диаметров из двухфазных титановых сплавов, предназначенных для изготовления деталей аэрокосмического назначения. Для этого в способе горячей прокатки прутков деформацию заготовки осуществляют с разовыми вытяжками в интервале 1,08 - 1,5, а заготовку при этом нагревают только до температур ( α+β )-области. Способ позволяет получать прутки с регламентированной макро- и микроструктурой, обеспечивающей стабильный уровень механических свойств по сечению прутка. 2 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при получении сортового проката из сплавов на основе титана методом горячей прокатки.

Известен способ горячей прокатки прутков из титановых сплавов, включающий нагрев заготовки до температуры выше температуры полиморфного превращения, предварительную прокатку за один проход в β - области, прерывание процесса, подогрев раската при температурах (α+β)-области с последующей деформацией на окончательный размер [1].

Недостатками известного способа являются наличие множества поверхностных разрывов на прутках и внутренних микротрещин, а также значительная разнозернистость структуры прутков за счет деформационного разогрева металла.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ горячей прокатки прутков из (α+β)- титановых сплавов, включающий нагрев заготовки при температурах выше температуры полиморфного превращения, предварительную прокатку в β - области со степенью деформации 50 - 90%, прерывание процесса, подогрев раската в интервале температур на 20 - 50^oC ниже температуры полиморфного превращения в (α+β)- области и последующую прокатку на окончательный размер с суммарными обжатиями на 60 - 85% [2] .

Недостатками наиболее близкого аналога является наличие разнозернистости микроструктуры полученных прутков и существенный разброс механических свойств по сечению прутка, т.к. в данном способе возможен деформационный разогрев металла из-за отсутствия регламентированных разовых вытяжек за проход и довольно широкий диапазон температур нагрева заготовки перед прокаткой.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение прутков широкого диапазона диаметров с регламентированной макро- и микроструктурой, обеспечивающей стабильный уровень механический свойств.

Поставленная задача достигается тем, что в способе горячей прокатки прутков из (α+β)-титановых сплавов, включающем нагрев заготовки и последующую деформацию с суммарными обжатиями на 60 - 85%, деформацию заготовки осуществляют с разовыми вытяжками за проход в интервале 1,08 - 1,5, а заготовку при этом нагревают только до температур (α+β)-области.

Отличительными признаками данного способа является то, что при деформировании заготовки строго регламентируют разовые вытяжки за проход в интервале 1,08 - 1,5 при определенной скорости вращения валков, и также то, что заготовку перед прокаткой нагревают только до температур двухфазной (α+β)-области, в то время как в прототипе нагрев заготовки производят и в β-область, что в дальнейшем отрицательно сказывается на структуре получаемых прутков.

В предлагаемом способе прокатки прутков используют заготовку с регламентированной структурой, полученной в процессе передела слитка в заготовку по специальной технологии, являющейся "ноу-хау" данного изобретения.

Прокатка прутков в указанном интервале вытяжек и при температурах (α+β)-области исключает явление деформационного разогрева металла; металл прорабатывается равномерно по всему сечению, обеспечивая получение регламентированной структуры и высокого уровня механических свойств прутков, соответствующих критериям мировых стандартов.

Превышение разовых вытяжек свыше 1,5 приводит к деформационному разогреву металла, что вызывает структурную неоднородность металла и нестабильность механических свойств по сечению прутка.

Прокатка с разовыми вытяжками менее 1,08 нерациональна: структура заготовки по сечению прорабатывается неравномерно, металл быстро захолаживается и, как следствие, появляются поверхностные дефекты (рванины, закаты); производительность процесса прокатки снижается.

Сравнительный анализ предлагаемого способа прокатки прутков с известными решениями показывает соответствие критерию охраноспособности изобретения "новизна".

Заявляемая совокупность существенных признаков, рассматриваемая относительно существующего уровня техники, показывает соответствие критерию охраноспособности изобретения "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ был опробован в условиях сортопрокатного производства предприятия-заявителя при изготовлении опытных партий прутков диаметром 12 мм из титанового сплава Вт3-1 и диаметром 75 мм из сплава 6Al4V.

Пример 1. Заготовку сплава Вт3-1 диаметром 20 мм нагревали в электрической печи сопротивления до температуры 955^oC (на 40^oC ниже температуры полного полиморфного превращения), прокатку проводили на стане РСП-10 по следующему маршруту: ⊘ 20 _→ ⊘ 10 _→ ⊘ 14 _→ ⊘ 12 с вытяжками за проход соответственно 1,38 _→ 1,47 _→ 1,36 . Перед каждым проходом раскат подогревали до требуемой температуры. Прокатка проходила устойчиво, без деформационных разогревов, без макро- и микродефектов. Полученные прутки характеризовались ультрамелкой микроструктурой, высокой точностью геометрических размеров и отсутствием поверхностных дефектов.

Структура полученных прутков показана на фиг.1, где: А - изготовленных по заявленному способу; Б - изготовленных по аналогу.

Пример 2. Заготовку сплава 6Al4V диаметром 130 мм нагревали в электрической печи до температуры 955^oC (на 40^oC ниже температуры полиморфного превращения), прокатывали на стане СРВП-130 по маршруту: мм с вытяжками за проход соответственно . Прокатку проводили с одного нагрева. Процесс прокатки проходил устойчиво. Полученные прутки характеризовались высоким качеством структуры, геометрических параметров и поверхности и полностью соответствовали требованиям международных стандартов.

Структура полученных прутков показана на фиг. 2, где: А - изготовленных по заявленному способу; Б - изготовленных по аналогу.

Вышеописанное подтверждает соответствие заявляемого технического решения критерию охраноспособности изобретения "промышленная применимость".

Использование предлагаемого способа горячей прокатки прутков из α+β -титановых сплавов обеспечивает получение прутков широкого диапазона диаметров (от 8 до 100 мм) из двухфазных титановых сплавов с регламентированными макро- и микроструктурами и механическими свойствами за счет нагрева и деформации заготовки только при температурах α+β-области, при разовых вытяжках при прокатке в интервале 1,08 - 1,5 за один проход.

Прутки, изготовленные данным способом, соответствуют требованиям международных стандартов и предназначаются для изготовления изделий аэрокосмического назначения.

Формула изобретения

Способ горячей прокатки прутков из (α+β) -титановых сплавов, включающий нагрев заготовки и последующую деформацию с суммарными обжатиями на 60 - 85%, отличающийся тем, что деформацию заготовки осуществляют с разовыми вытяжками в интервале 1,08 - 1,5, а заготовку при этом нагревают только до температур (α+β) -области.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2