Способ изготовления инструмента для изотермической деформации Советский патент 1980 года по МПК C23C9/02 B21D37/20 

1

Изобретение относется к области обработки металлов и пругих материалов (например, керамических) давлением и может быть использовано при изготовлении изделий различной формы (например, лопаток, дисков турбин)из труднодеформируемых материалов (наприм, жаропрочных никелевых сплавов).

Известен способ изготовления штампов (матриц) из жаропрочных материалов для ° горячей штамповки титановых и же прочных сталей и сплавов jjl j . При этом заготовки для инструмента подвергают механической обреботке. В качестве меггериапа штампов для изотермической штамповки используют жаропрочные сплавы на никелевой основе.

Однако материал, из которого изготавливают штампы, не позволяет нагревать их до температуры выше 98Ос,поскольку при этих температурах происходят интенсивное разупрочнение материала штампов и деформация их в процессе эксплуатапии.

В связи с этим изотермическая штам повка жаропрочных лопаточных сплавов, например, на никелевой или железной осно ве, которые обычно деформируют при 110О-118О с, практически не может быть осуществпена из-за равнопрочности деформируемого ма(гериала и материала штампов, т.е. из-за низкой стойкости инструмента.

Целью изобретения является повышение стойкости инструмента для изотермической деформации.

Поставленная 1шйь достигается тем, что инструмент изготавливают из гетеро- фазных молибденовьк сплавов, после механической обработки инструмент подвергают хромиттрийалитированию с вьщерж- (сами при 4ОО-5ОО С и 1ООО-12ОО С с последующим силицированием, при этом хромиттрийалитирование проводят в порошковой смеси, содержащей хромиттрийалюминиевый сплав и галогенид при следующем- ооотношешш компонентов, вес.%: хромитгрийапюминиевый сппав 95,0-99,8, гапогенид В,О-О,2, Ингредиенты сплава Cf -Y -А. , являгощегося одним из компонентоз смеси, должны быть взяты в следующем соотношении, вес.%: Хром6O,0-75jO Иттрий0,01 -540 Алюминий39,99-20.,0 Вьщержка при 400-500 С при хромит трийалитирований вызвана следующими обч стоятельствами. При таких температурах происходит разложение галогенида (хло ристого аммония) на хлористый водород и водород , -и диффузионное насьпцение молибдена осуществляется не только В . твердой фазе, но и через газообразную фазу, что кинетически выгодно. С другой стороны, образующиеся газообразные реагенты (хлористый водород и водород) вытесняют из контейнера, в котором проеодится процесс, воздух (кислород), и создается нейтральная атмосфера, что также благоприятно сказывается на свой ствах поверхностного слоя заготовок инструмента. При более низких температу;рах предварительной выдержки реакция разложения хлористого аммония протекает очень медленно, что требует очень длительных выдержек, в результате велики .затраты времени на изготовление инструмента. При более высоких температурах предварительной вьодержки реакция разложения хлористого аммония протекает очен бурно с выделением большого количества газообразнь1х реагентов, что приводит к разрущению контейнера. Вьщерж 1а при 1000-1200 С при хром иттрий алитировании обеспечивает требуемую структуру и глубину, покрытия 150 170 мкм. Пример. Из заготовки-прутка однократного прессования размером 0 120x130 мм из молибденового сплава ВМ6 {cocTaB,%.0,5Zn0 25Ti;0,2pQ 0,02 tq , остальное молибден) путем механической обработки изготовляли плоски штамп диаметрс м 1ОО мм, высотой 100мм. Последний помещали в контейнер юазмером 150x150x300 мм с порошкообр ,. , ной смесью состоящей из 98,5% хромиртрийапюминиевого сплава (32% алюминия 0,5% иттрия, остальное хром) и 1,5% хлористого аммония.Контейнер загружав в термичесжую печь при 500 С, выдержи вали 1,0 ч, поднимали температуру до И--выдерживали при этой температуре 5 ч. Затем проводили силицирово ние в смеси порошков состава,%;50 кремния (марки ), 8,5 пеношамота и 1,5 хлористого аммония при температуре 11ОО С, вьздвржКа 10 ч. Изготовленный таким образом штамп ; испытьюали на прессе для изотермической деформации заготовок из жаропрочных никелевых сплавов -марки Ж06-КП иЭП109, при это штамп и заготовки нагревали до , процесс штамповки вели при 1030-11 . Испытание проводили при удельном усилии на штампе кг/мм , штамп вьщержал более 20О штамповок без каких-либо нарушений геометрии. П.р и-м е р 2. Из заготовки-прутка однократнсйгх прессования размером 0 100x80 мм из молибденового сплава марки .4605-2 .(состав,%: 4,8 T-i 0,1 С, остальное молибден) путем механической обработки изготовляли- плоский штамп диаметром 95 мм, высотой 60мм и помешали его в контейнер размером 5Ох150хЗОО мм с порошкообразной смесью, состоящей из 99,0% хромиттрийалюминиевого сплава (25%АС; 4,5%У;оогальноеСг) и l,OSo хлористого аммония. Контейнер загружали в термическую печь при , выдерживали 1,5 ч, поднимали температуру до 120О С и выдерживали при этой температуре 3 ч, после чего проводили силицирование по режиму, указанному в примере 1. Изготовленный таким образом штамп испытывали на прессе для взйтермкческой деформации заготовок из жаропрочных келевых сплавов марки Ж06-КП иЭП109 . при этом штамп и заготовки нагревали до 118Q С. Процесс штамповки вели при ЮЗ0 11 ВО С и удельном усилии на штампе 32-40 кг/мм . Штамп выдержал более 1ОО штамповок без каких-либо нарушений поверхностного слоя. Дальнейшие испытания штампа не проводились. П р и м е р 3. Брали заготовку-пруток однократного прессования размером 0 100x180 мм из сплава ВМ-ЗП (состав,: О,20 С; O,65Zi ; O,20T-i; 1,3 Nt3 j остальное молибден),, из нее путем механической обработки изготовляли - гч f штамп диаметром 9О мм, высотой 150мм, который помещали в контейнер размером 150x150x300 мм с порошкообразной смесью, состоящей из 97,0io хромиттрий-г алюминиевого сплава (30%А 2,0%;,/ ост альков се и 3,0% хлористого аммо НИН. Контейнер загружали в печь, нагретую до 50О С, выдерживали 1 ч, гюдниlOOO CМали температуру до lOOOC и выдержи вали при этой температуре 10 ч, после чего проводипи сипицированив по режиму, указанному а примере 1. Изготовленный таким образом штамп испытьшали на прессе для изотермическо деформации фасонных деталей (проушины из сплава 1О9ВД, При эт-ом штамп и заготовки нагревали до . Процес штамповки вели при ИЗО-ИВО с и удельном давлении 2О-ЗО кг/мм . Штам вьщержал более 100 штамповок и находится в хорошем состоянии. Дальнейшие работы не проводились. Таким образом, испытания показали, что предлагаемый способ позволяет изго тавливать штампы с повышенной стойкостью, обеспечив аюшие осуществление процесса изотермической штамповки труднодеформируемых материалов (например, жаропрочных сплавов на никелевой основе при температурах выше , что невозможно осуществить на штампах, изготовленных известным способом. Высокая стойкость штампов, изготовленных предлагаемым способом, при полу- методом изотермической деформаций деталей сложной формы, например лопен ток из жаропрочных никелевых сплавов, позволяет существенно снизить трудоемкость (на 20-40%) ,, повысить коэффици71 ент использования материала (в 2-4 раза) по сравнению с существующим способом получения этих изделий путем мехе- нической обработки. Формула изобрет е н и я 1.Способ изготовления инструмента для изотермической деформации, включающий механическую обработку заготовок, отличающийся тем, что. с целью повышения стойкости, инструмент нэготавливают из гетерофазных молибденовых сплавов, а после механической обработки проводят хромиттрийалитирование с выдержками при 400-500 С и ЮОО 12ОО С с последующим силицированием. 2.Способ по п. 1, отличающий с. я тем, что хромиттрииапитирование проводят в порошковой смеси, содержацей хромиттрийалюминиевый сплав галогенид при следующем соотношении компонентов, вес.%: хромиттрийалюминиевый сплав 95,0-99,8, гапогенид 5,00,2. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 36О5477, 2-342, 1971 (прототип).