Способ изготовления изделий Советский патент 1990 года по МПК C22F1/18 C21D1/78 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при изготовлении и термической обработке трубных заготовок, преимущественно из тугоплавких труднодеформируемых металлов, в частности тантала

Цель изобретения - снижение сопротивления пластической деформации.

Заготовку нагревают до 1300 С, выдерживают 30 мин, охлаждают до 1200-1100°С со скоростью 0,04-1,2сС/с, а далее охлаждают до -196°С со скоростью 50-80°С/с. Заготовки помещают в гидравлическую прессовую установку и по достижении металлом (-60)- (-20)°С подвергают прошивке осевого отверстия

Снижение прочности и сопротивления холодной пластической деформации тугоплавких металлов возможно как за счет регулирования размера зерна,

так и путем создания определенных параметров тонкой структуры металла, обеспечивающих при холодной пластической деформации облегченное переползание и неконсервативное скольжение дислокаций.

Оптимальный размер зерна может быть получен при высокотемпературной рекристаллизации, температурный интервал протекания которой зависит от многих факторов. Для тантала он составляет 1050-1500°С. Необходимые же параметры тонкой структуры могут быть созданы за счет так называемой вакансионной закалки - фиксирование при пониженных температурах определенной избыточной высокотемпературной концентрации вакансий, которые при последующей холодной пластической деформации значительно облегчают перезаполнение и неконсервативное скольжение дислокаций и, следовательно, снижают прочностные характеристики изделия и сопротивление металла холодной пластической деформации.

Высокотемпературный нагрев и выдержка (например, 1300°С и 30 мин для,тантала) необходимы для формирования действительного зерна требуемого размера. Последующее охлаждение на первой стадии со скоростью 0,05- 1°С/с до 1100-1200°С необходимы для снижения уровня остаточных напряжений в закаливаемом изделии. Максимальное фиксируемое закалкой пересыщение металла высокотемпературными вакансиями происходит в температурно интервале 1100-1200°С и при дальнейшем повышении температуры концентрации вакансий не изменяется. Поэтому охлаждение на первой стадии до температур ниже 1100°С приводит к снижению избыточной концентрации вакансий и к повышению сопротивления металла пластической деформации. Окончание первой стадии охлаждения при температуры выше 1200 С не приводит к качественному изменению субструктуры, однако при последующей закалке повышаются остаточные напряжения в изделии.

Охлаждение на первой стадии со скоростью более 1°С/с также приводит к нежелательному росту остаточных напряжений, а со скоростью менее 0,05°С/с не оказывает влияния на свойства и напряжения, но при этом удлиняется процесс изготовления трубной заготовки.

Если охлаждение на второй стадии производят со скоростью менее 50°С/с то в процессе самого охлаждения происходит чрезмерная аннигиляция (отжиг) вакансий, теряется эффективност вакансионной закалки - повышаются прочностные свойства и сопротивление металла холодной пластической деформации. Охлаждение со скоростью более 80°С/с не оказывает заметного влияния на свойства и, кроме того, такие скорости охлаждения трудно реализуемы для массивных заготовок.

Отогрев заготовок от -196°С до (-50)-(-30)°С необходим для перевода материала из хрупкого в вязкое состояние и для уменьшения сопротивления пластической деформации. Если деформацию производить при температуре ниже -50°С, то из-за зна

0

5

0

5

0

5

0

5

чительного сопротивления металле пластической деформации образуются трещи или происходит поломка рабочего инструмента. ЕСЛИ металл деформируют выше 30 С, то за счет резкого повышения температуры в очаге деформации (которое может достигать, например, при прошивке заготовки из тантала 200-300°С), происходит окисление поверхности заготовки из тугоплавкого металла, что приводит к потере металла.

Пример. Из танталовых кругов диаметром 52 мм методом холодной прошивки изготавливают партию трубных заготовок с толщиной стенки 20,5 мм Круги подвергают рекриеталлизацион- ному отжигу в безокислительной атмосфере при 1300°С в течение 30 мин, после чего производят подстуживание со скоростью 0,04-1,2°С/с до 1050- 1250°С и далее охлаждают со скоростью 45-85°С/с (для чего используют различные охлаждающие среды от воды до жидкого натрия) до температуры охлаждающей среды с последующим немедленным переносом круга в жидкий азот. Круги с температурой -196°С устанавливают в гидравлическую прессовую установку и по достижении металлом температуры (-50)-(-20)°С подвергают прошивке осевого отверстия.

В. части изготавливаемых заготовок исследуют уровень остаточных напряжений и нарушения сплошности металла, а также механические свойства при испытании на растяжение. В процессе прошивки измеряют усилия холодной деформации, а на готовых трубных заготовках исследуют качество поверхности.

Результаты, исследований и испытаний представлены в таблице.

Предлагаемый способ позволяет снизить на 25-30% предел текучести материала и на 30% усилия холодной деформации, что дает возможность изготовить заготовки из тугоплавких металлов по безотходной технологии.

Формула изобретения

Способ изготовления изделий, преимущественно трубных заготовок из тантала, включающий нагрев, выдержку, охлаждение до -196°С и деформацию, отличающийся тем, что, с

515482606

целью снижения сопротивления пласти-1°С/с, далее со скоростью 50-80°С/с,

ческой деформации, охлаждение ведута перед деформацией производят нагрев

до 1200-110(ГС со скоростью 0,05заготовки до (-50)-(-30)°С.

заготовки до (-50)-(-30)°С.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при изготовлении трубных заготовок преимущественно из тугоплавких труднодеформируемых металлов, в частности тантала. Цель изобретения - снижение сопротивления пластической деформации. Заготовку нагревают до 1300°С, выдерживают 30 мин, охлаждают до 1200-1100°С со скоростью 0,04-1,2°С/с, далее до -196°С со скоростью 50-80°С/с. Заготовки помещают в гидравлическую прессовую установку и по достижении металлом температуры (-60)-(-20)°С подвергают прошивке осевого отверстия. Предлагаемый способ позволяет снизить усилия холодной деформации на 30% и изготовить заготовки из тугоплавких металлов по безотходной технологии.

Поломка инструмента.