лов и сплавов, включающий нагрев и пластическую деформацию под нагрузкой при температуре нагрева с получением остаточной деформаций, снятие нагрузки, охлаждение, последующий нагрев для восстановления деформации.
Недостатком способа является сильное- влияние на эффект памяти формы состава, которое обнаружено у многих сплавов, Во многих сплавах, конструкционных, такого эффекта вообще не обнаруживается или он проявляется после сложной технологической обработки, .
Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет обработки всех известных в технике спла- BOBV способных к ползучести в широким диапазоне температур.
Наилучшие результаты в реализации способа получены при проведений про цес- са при следующих условиях:
деформацию в условиях ползучести осуществляют при температуре, составляющей. 0,2-0,65 от температуры плавления;
для сплавов, претерпевающих фазовые превращения, деформацию б условиях ползучести осуществляют при температуре, не превышающей температуру фазового ripe- вращения; ..
в случае совмещения процесса закалки и механического деформирования отслеживают температуру закалки, при этом деформирование: проводят в режиме спонтанной ползучести;- ; -;
деформацию ползучести осуществляют путем изгиба, кручения , сжатием, растяжением; . ;
для обработки алюмийия и его сплавов деформирование проводят при температуре 200°С, с напряжением растяжения 17 кг/мм2, кручения 8,66 кг/мм2, охлаждение ведут со скоростью 1,5°С/с, а последующий нагрев ведут до температуры 200°С;
.для обработки армко-железа деформирование проводят при температуре 400°С с напряжением растяжения 12,4 кг/мм2, напряжением.кручения 6,95 кг/мм , охлаждение ведут со скоростью 2°С/с, а последующий нагрев ведут до температуры 400°С; .
для обработки легированных сталей деформирование проводят при температуре 450°С с напряжением растяжения 30-45 кг/мм2, охлаждение ведут со скоростью 2°С/с, а последующий нагрев ведут до температуры 450°С;
для обработки жаропрочных сплавов на основе никеля деформирование проводят при температуре 800°С с напряжением растяжения 20 кг/мм2, напряжением кручения
11,54 кг/мм , охлаждение ведут со скоростью .1-1,2°С/с, а последующий нагрев ведут до температуры 800°С.
Сопоставление технико-экономических
показателей технического решения и прототипа приведено в таблице.
Из сопоставления технико-экономических показателей следует, что предложен- ; ное техническое решение позволяет
0 добиться возврата деформации после нагрева для сплавов, для которых добиться эффекта памяти формы известными способами не удается, например, для конструкционных сплавов и что для реализации
5 эффекта памяти формы влияние состава сведено к минимуму - любой сплав, способный к ползучести при повышенной температуре; может быть обработан по предлагаемому техническому решению.
0 Следовательно, заявленное техническое решение обеспечивает при использовании получение положительного эффекта.
На фиг.1 изображено графически явление частичного восстановления размеров
5 при нагреве металлических образцов,предварительно подвергнутых ползучести, а затем мгновенно, охлажденных и разгруженных. Позиция 1 - это кривая ползучести, позиция 2 - это деформация воз0 врата. Позиция 4 отражает явление, открытое автором и обозначенное в тексте описания как явление частичного восстановления размеров. Позиция 3 отражает поведение образцов при резком охлаждении в
5 момент начала осуществления обратной ползучести и далее в условиях сохранения температуры охлаждения. На фиг.2-10 изображено графически то же явление для металлов соответственно ЭИ-437Б 0 растяжение, ЭИ437Б - кручение, железо-ар- мко - растяжение, железо-армко - кручение, Д16 - растяжение, Д16 - кручение, 40ХСН2МВФ, ЗХВ4СФ, 5ХН1М -растяжение.
5 Пример 1. Цилиндрические образцы с рабочей длиной .100 мм диаметром 10 мм из сплава ЭИ437Б (сплав 75% никеля и 25% хрома) подвергают ползучести на растяжение в течение 8 ч. Образцы испытывают на
0 машине МБ-ЗБ.
Температуру испытания назначают 800°С при напряжении 20 кг/мм2. После 8 ч ползучести образцы разгружают и одновременно в течение 15 с в закрытом простран5 стве охлаждают водопроводной водой. После этого образцы в течение недели выдерживают при комнатной температуре. Затем образцы нагревают до температуры испытания (800°С). При этом наблюдают де- формацию возврата. Вид кривой соответствует кривой возврата, которая получается после разгрузки, но без охлаждения (фиг.2). На фиг.2 видно, что речь идет о частичном восстановлении размеров исходной заготовки (элемента). Обработанные образцы (после ползучести, разгрузки с одновременным охлаждением, выдержки) используют при изготовлении неразъемных соединений, для чего вместе с конструкцией нагревают до 800°С.
П р-и м е р 2. Процесс осуществляют так же, как в примере 1, но цилиндрический образецчиз ЭИ437Б подвергают ползучести на кручение при напряжении кручения 11,54 кг/мм2. Материал и размеры образца те же, что и в примере 1. Ход процесса показан на фиг.З.
Пример 3. Процесс осуществляется так же, как в примере 1, но образец берут из железа-армко, температуру испытания назначают 400°С при напряжении растяжения 12,4 кг/мм2. Ход процесса показан на фиг.4.
П р и м е р 4. Процесс осуществляют так же, как в примере 3, но цилиндрический образец из железа-армко подвергают ползучести на кручение при напряжении сдвига 6,95 кг/мм2. Материал и размер образца те же, что и в примере 3. Ход процесса показан на фиг.5.
Пример 5. Трубчатый цилиндрический образец выполняют из трубы из алюминиевого сплава марки Д16 в закаленном и естественно состаренном состоянии с наружным диаметром 147 мм и толщиной стенки основного сечения 11 мм (ГОСТ 23786-79), На образце выполняют наружную проточку длиной 210 мм и глубиной 5 мм. Общую длину трубчатого образца принимают 3000 мм. Испытания проводят на стенде ВНИИТнефть CTK-80QO.
Образец подвергают ползучести на растяжение в рабочей части - в месте расположения проточки, в течение 20 ч при напряжении 17 кг/мм2. Температуру испытания принимают 200°С. После 20 ч ползучести образец разгружают и одновременно в течение 1,5 с охлаждают с помощью спре- ерного устройства, после чего наблюдают уменьшение длины рабочей части образца (210 мм) за счет упругой деформации и температурной. После этого образец в течение суток выдерживают при комнатной температуре. Затем образец нагревают до температуры испытания, т.е. до 200°С. После -; нагрева наблюдают деформацию возврата, Вид кривой (фиг.6) соответствует кривой возврата, которая была получена после разгрузки, но без охлаждения.
П р и м е р 6. Процесс осуществляют так же, как в примере 5, но трубчатый цилиндрический образец из Д16 подвергают ползучести на кручение при напряжении
кручения 8,66 кг/мм2. В этом случае наблюдаемое уменьшение длины рабочей части образца (210 мм) после охлаждения происходит за счет только температурной деформации. Ход процесса для рассматриваемого
случая показан на фиг.7.
П р и мер 7. Цилиндрические образцы с рабочей длиной 100 мм диаметром 10 мм из отожженной стали 40ХСН2МВФ подвергают ползучести на растяжение в течение
150 часов при напряжении 45 кг/мм2. Образцы испытывают на машине ЦСТ-З/Э (ГДР). Температуру испытания назначают 450°С. После 150 ч ползучести образцы разгружают и одновременно в течение 2 с
охлаждают струей воды, после чего наблюдают уменьшение длины рабочей части за счет упругой и температурной деформаций. После этого образец в течение 20 сут выдерживают при комнатной температуре. Затем образец нагревают до температуры испытания 480°С. При этом наблюдают деформацию возврата. Вид кривой соответствует кривой возврата, которая получается после разгрузки, но без
охлаждения (фиг.8).
ПримерЗ. Процесс осуществляют так же, как в примере 7, но образец берут из отожженной стали ЗХВ4СФ. Параметры процесса те же. кроме напряжения, принимаемого 30 кг/мм2. Ход процесса для ЗХВ4СФ показан на фиг.9.
П р и м е р 9. Процесс осуществляют тг к же, как в примере 7. но образец берут из отожженной стали 5ХН1М. Параметры процесса те же, кроме напряжения, принимае- мого 40 кг/мм2. Ход процесса для 5ХН1М показан на фиг. 10.
Изобретение позволяет осуществить непосредственный перевод тепловой
энергии в механическую для любых металлов, в том числе черных. Такая универсальность предлагаемого способа позволяет создать на его основе силовые механические конструкции при изготовлении, монтаже и ремонте в различных отраслях, конкурирующие и превосходящие по эко-номическим.показателям в несколько раз, например, сварку.
Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я
. 1.Способ обработки металлов и сплавов, включающий нагрев и пластическую деформацию под нагрузкой при температуре нагрева с получением остаточной деформации, снятие нагрузки, охлаждение, последугощий нагрев для восстановления деформации, отличающийся тем, что, с целью обработки всех известных в технике сплавов, способных к ползучести в широком ди- апазоне температур, пластическую деформацию проводят в условиях ползучести, охлаждение осуществляют со скоростями, позволяющими фиксировать неравновесное высокотемпературное состояние, а последующий нагрев проводят с протеканием обратной ползучести,
2.Способ по п.1, отличающийся тем, что деформацию в условиях ползучести осуществляют при температуре от 0,2-0,65 от температуры плавления.
3.Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что для сплавов, претерпевающих фазовые превращения, деформацию в условиях ползучести осуществляют при температуре, не превышающей темперэтуру фазового превращения.. .
4.Способ по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что деформацию ползучести осуществляют путем изгиба. . -.
5.Способ по пп.1-3, отличающий- с я тем, что деформацию ползучести осуществляют путем кручения.
6.Способ по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что деформацию ползучести осуществляют сжатием.
0
7.Способ по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что деформацию ползучести осуществляют растяжением,
З.Способ по пп,1 и2,отличающий- с я тем, что деформацию алюминия и его сплавов осуществляют при температуре 200°С, с напряжением растяжения 17 кг/мм , кручения 8,66 кг/мм2, охлаждение ведут со скоростью 1,5°С/с, а последующий нагрев ведут до 200°С.
9.Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что деформацию армко-железа осуществляют при температуре 400°С с напряжением растяже.ния 12,4 кг/мм , 5 напряжением кручения 6,95 кг/мм , охлаждение ведут со скоростью 2°С/с,а последующий нагрев ведут до 400°С.
10.Способ по пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ и- й с я тем, что деформацию легированных 0 сталей осуществляют при температуре 450°С с напряжением растяжения 30-45 кг/мм .охлаждение ведут со скоростью 2°С/с, а последующий нагрев ведут до 450°С.
11.Способ по пп.1 и2,отличающи- й с я тем, что деформацию жаропрочных сплавов на основе никеля осуществляют при температуре 800°С, с напряжением растяжению 20 кг/мм , напряжением кручения 11,54 кг/мм , охлаждение ведут со скоростью 1-1,2°С, а последующий нагрев ведут до температуры 800°С.
5 и
0
Примечание; деформирования иикелида титана назначается по Э.А.Лихачеву.
9
Фиг.{
0 t&f /0ё Јy
Фи з. 2.
X
X
X
X
г /
-г
4
f г / и 4
Фи 8.3
лг
/
/
f /2 . /& &/НР/У0, f&f
W. &
II Ml ,
6 7 f S / ,
t. гФиг.5
J
w s
Ј vac
Фи 3.9
2S 3075 MO 42$
Bpewff t, VG
.- Фиг-iO .
/Л У7
