Способ обработки деталей из ниобиевых сплавов

 

!

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.12.76 (21) 2431958/22-02 (51) М Кч е С 210 1/78 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

Совета Министров СССР

00 делам изооретеннй и открытий (23) Приоритет— (43) Опубликовано 28.02.78. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 20.03.78 (53) УДК 621.785.79 . (088.8) (72) Авторы изобретения

1О. А. Душин, Л, И. Емельянова и Т. С. Карнович (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ ИИОБИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к области обработки цветных металлов и можpT оbITb использовано в энергетическом машиностроении, ракетостроении и других отраслях, применяющих тугоплавкие металлы при высоких темп ер атур ах.

Известен способ упрочнения тугоплавких металлов путем внутреннего окисления в нагартованном состоянии при температуре ниже порога рекристаллизации в интервале 600 ——

900 С и последующего двухступенчатого отокига при 900 — 1200 и 1200 — 1300 С.

Этот способ оказывается неприемлемым для толстостенных деталей (толщиной более

3 мм), так как, во-первых, требует слишком длительной выдержки (40 ч и более), и, во-вторых, при длительной выдержке приводит к растрескиванию поверхностных слоев высоколегированных материалов из-за возникающих при насыщении напряжений.

Цель изобретения — обеспечение сокро щения длительности внутреннего окисления и предотвращение растрескпвания поверхностного слоя.

Это достигается тем, что внутреннее окисление при 600 — 1000 С и отжиг при 1050-1150 С проводят циклически путем чередования этих операций.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Кратковременное (8-—

12 ч) накпслороживание в интервале температур 600 — 1000"C чередуют с 1(раткоьременным (1 ч) вакуумным отжпгом при 1050-—

1150"C ы повторяют эти операции несколько раз. Как известно, пз-за пересыщения поверхностных слоев скорость накпслорожнвания с течением времени т уменьшается. Поэтому в первой стадии накислороживанпя наиболее эффективны первые часы, и ее продолжитель-! р ность ограничивают 8 — 12 ч. Затем сплав отжигают при 1050 — 1150 C в вакууме или инертной среде. Одновременно с диффузионным вырагниванием кислорода по сечению происходит интенсивное старение, почти весь кислород выводится пз твердого раствора и в последующем не оказывает влияния на дпффузшо. В то же время, благодаря высокой температуре, снижаются макро- и микронапряженпя, вызванные интенсивным насыщерр нпем поверхностного слоя кислородом. исключается появление отслоев и растрескивания.

Если теперь повторить операцию накпслорсживания, насыщение будет проходить с такой же скоростью, кaê в первом цикле. Подвергая сплав отжпгу через каждые 8 — 12 ч, периодически восстанавливается высокая скорость накислороживанпя, свойственная сплаву в исходном состоянии, и уменьшается уровень на пряженнй в поверхностном слое.

3р После кратковременного насыщения кон595401

Таблица

Механические свойства при обработке по циклическому режиму" "

Механические свойства при обработке по одинарному режнм -

Сечение образца, мм

Оплав оb, кгс/мм- о, оь,кгс/мм j о, %

82 — 83

106

НМ20

83

66

108

18

3

1Х4

СБ1

Примечание. Режим обработки для образца сечением 3 мм

800 С 40 ч + 1100 С 1 ч (наблюдается скалывание поверхностного слоя) + 1250 С 4 ч.

Режим обработки для образца сечением 5 мм — 800 С 40 ч 1- 1100 C

1 ч + 125О С 4 ч.

Режим обработки для образца сечением 1 X 4 мм — 800 С 6 ч +

1100 С 1 ч + 1250 C 4 ч, Режим обработки для образца сечением 1 Х 4 мм — 800 С 6 ч +

1 ч) х 2+1250 С 4 ч.

Режим обработки для образца 5 мм — (800 С 10 ч + 1100 C 1 ч) X

Х4+125О C 4 ч.

Составитель Р. Клыкова

Токрод Л. Гладкова

Корректоры: О. Тюрина и И. Позняковская

Редактор Н. Богатова

Заказ 1771

Подписное

Изд. ¹,273

НПО Государственного по делам

113035, Москва, Тираж 734 комитета Совета Министров СССР изобретений и открытий

Ж-35, Раугнская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский филиал центрация растворенного кислорода невелика (0,3 вес. %), поэтому старение при отжиге происходит медленно и не препятствует выравниванию даже при высокой температуре

1050 †11 С. В случае же однократного длительного насыщения концентрация кислорода в поверхностных слоях повышается до > 0,8%, поэтому для предотвращения связывания кислорода температуру выравнивающего отжига приходится снижать и, следовательно, увеличивать его длительность. В результате предлагаемой циклической обработки достигается упрочнение на глубину более 3 мм без какихлибо дефектов (отслоев), вызываемых насыщением. При этом время, необходимое для достижения требуемой концентрации кисло.

40-часовая выдержка образцов диаметром

5 мм, выполненная по одинарному режиму, не обеспечивает максимального упрочнения, тогда как при циклическом режиме образцы имеют такую же, как у тонких пластин, прочность и более пластичны.

Таким образом, предлагаемый способ обработки позволяет получить и на изделиях большой толщины высокую прочность в сочетании с удовлетворительной пластичностью.

4 рода, оказывается меньшим, чем это требовалось бы при однократном накислорожи вании.

Оптимальный режим обработки для прутков диаметром 3 — 6 мм из нагартованных ниобие.5 вых сплавов HM20 (Nb + 1 Zr+20 Мо, вес. o) и СБ1 (Nb + 1 Zr, вес. 0): накислороживание под слоем карбюризатора на воздухе прп

800 С в течение 10 ч плюс отжиг в вакууме

5 10 тор при 1100 С в течение 1 ч — 2 — 5 цик10 лов; отжиг для снятия напряжений в вакууме

5 10 " тор при 1250 С в течение 4 ч. После указанного режима не наблюдается отслоения или других дефектов, а уровень механических свойств столь же высок, как и на тонгб ких образцах (см. табл.).

Формула изобретения

Способ обработки деталей из ниобиевих сплавов, включающий нагартовку, внутреннее окисление при температуре ниже порога рекристаллизации и последующий вакуумный двухступенчатый отжиг при 1050 — 1150 С и

1200 — 1300 С соответственно, о тл и ч а юшийся тем, что, с целью сокращения длительности внутреннего окисления и предотвращения растрескивания поверхностяого слоя, внутреннее окисление при 600 — 1000 C и отжиг при 1050 †11 С проводят цикл ичео0 ски путем чередования этих операции.