Способ термомеханической обработки металлов

(5 ЦМ. Кл. Государственный комнтет СССР по дмам изобретений н открытий(23) Приоритет Ф Опубликовано 25.10.79. Бнрллетеиь йо 39 еДата оттубликоеаииа описания 25,10,79 И.А.Гиндин, И.М.Неклюдов, В.В.Слезов,Н.В.Камышанченко и В,А,Кононыхин(2) Авторы изобретения Белгородский технологический институт строительных материалов(54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАБИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Изобретение относится к металлур- гии и может быть использовано при термомеханической обработке металлов и изделий из них, несущих при эксплуатации термические и механические нагрузки, для повышения их прочности, сопротивления, ползучести и релаксационной стойкости путем сочетания механического нагружения и цикличес кого изменения температуры отжига.Известен способ обработки металлов и сплавов, включающий отжиг ма-териала под нагрузкой и обработку материала давлением путем деформирования в условиях ползучести и последующего охлаждения до температуры эксплуатации (1. Недостатками способа являются большая продолжительность процесса и необходимость значительной деформации всего объема, приводящей к заметному изменению формы и размеров готовых иэделий, 2Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному решению является способ, заключающийся в нагреве, деформировании в условиях ползучести,охлаждении до заданной температуры и выдержке при этой темйературе (2.К недостаткам известного способа обработки относятся сравнительно большая. величина остаточной деформации при незначительной степени увеличения сопротивления полэучести, большая продолжительность процесса обработки, ограниченность возможности упрочненияметаллов "Вследствие малого изменения концентрации закалочных дефектов при реализации основной операции - однофазового охлаждения нагруженных образцов .Цель изобретения - повышение прочностных характеристик, увеличение сопротивления полэучести, релаксационной стойкости и термической устойчивости структуры металлов и изделий из них.Поставленная цель достигается тем, что отжиг проводят при циклическом изменении температуры в интервале от 0,25 до 0,5 абсолютной температуры плавления с одновременным плавным нагружением до деформации 0,5-4,Остаточная деформация при одинаковых нагрузках не превышала остаточной деформации по известному способу. Ино По извест ному спос 2,34 1,4 2,75 П р а н б- величина коне гружени я; В - величина деформациого начной остаи; стаАналидетельсобработкспособусительнвестнымэучестираза, чет об эспособа э полученных вует о том, ч и металлов по при одинаково й деформации скорость уста снижается бол о; несомненно Фективности и обработки. езультатов сви о в случаепредлагаемомувеличине отно более 2) с иэ овившейся поле чем в два свидетельству редлагаемого тервал циклического изменения температуры соответствует области диффузи-онной подвижности точечных дефектов иобразования устойчивых комплексов,закрепляющих свободные дислокациии другие источники зарождения начальных актов пластической деформации.Эта температурная область заключенав интервале 0,25-;0,5 Т, где ТтЮпература плавления материала вградусах по шкале Кельвина, ОСкорость нагружения должна соответСтвбвать сКорости протеканиядиффузионных процессов упрочненияв объеме и на поверхности материалав условиях циклического изменениятемпературы, Плавно возрастающаянагрузка, с одной стороны, способ- .ствует фвскрытию спектра слабых" мест кристаллического строения металлов, являющихся очагами преждевременного разрушения материала, с другой оптимальная скорость натруженияспособствует диффузионному перераспределению дефектов кристаллической.Цементирующими элементамислабых мест являются точечные дефекты (вакансии, внедренные атомы),Поэтому для ускорения процессов дифФуэйонного микросдвигового залечивания слабых мест (длинных петель дислокации, полос скольжения, двойникбвыхпрослоек, границ зерен, мйкротрещин)и повышения величины эфФекта упрочнения материалов необходкмо постоявное генерирование точечнйх дефектовв объеме.В предложенном способе обработкизто достигается благодаря циклическому изменению температуры отжига 40напряженного образца или изделияв температурной областй от 0,25 до0,5 температуры плавления в градусахпо шкале Кельвина.При каждом быстром охлажденииобразца от максимальной температурыего объеме возникает неравйовеснаяконцентрация .точечйых дефектов. Отжигв нагруженном состоянии. способствуетнаправленному перераспределению точечных дефектов и их комплексов впрле градиентов упругих напряжений(восходящая диффузия), приводящемук релаксации перенапряжений и эалечиванищ микронарушений сплошности-нагрузки, многократного циклическогоизменения температурыи меньшая остаточная деформация при одинаковыхконечных напряжениях являются су- Я)щественными отличиями объекта изобретения, приводящими к расширению возможностей упрочненияметаллов и сокращению времени обработки по сравнению с наиболее близким способом. Предлагаемый способ обработки,заключающийся в сочетании отжига образца или иэделия при циклическомизменении температуры и плавно возрастающей нагрузки при нижней температуре цикла, был опробован на образцах алюминия и никеля. Температурныеинтервалы циклирования составляли дляалюминия Т293 К и Т,: 373 К, дляникеля Т: 373 К и Т: 573 К,Скорости нагружения образцов доконечного значения напряжения соответствовали для алюминия1800 г/мм 2 час - и для никелял 1200 г/мм час.Для сравнения образцы алюминияоб.срабатывались по известному способу.Основные результаты исследований представлены в таблице. ОСХ- отношение скоростей уф новившейся стадии ползучести исходного692904 Составитель С.НикопаеваРедактор Л.Веселовская Техред Л.Алферова Корректор М, Селехман Заказ 6050/7 Тираж 727 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035., Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5 Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная,4 Исследование структурных особенностей металлов, подвергшихся обработке по предлагаемому способу, указывает, что основной причиной их упрочнення являются механизмы деформационного старения: образование в местах структурной неоднородности (у границ зерен, у стенок.дислокационных ячеек, вблизи микротрещин) дислокационных петель, изменение конфигураций дислокацианных линий, закрепление их комплексами из то-.чечных дефектов.В результате взаимодействия дислокаций с точечными дефектами длины сегментов становятся более короткими, а дислокационные линии содержат большое количество порогов и ступенекМеханическая и термическая акти-. вация при отжиге металлов в напряженном состоянии и циклическом изменении температуры способствует отрыву наиболее длинных дислокационных пе-. стель от центров закрепления или движению дислокаций вместе с центрами закрепления к границам раздела или на поверхность. В результате этого при таком способе обработки возможно снижение не только плотности подвижных дислокаций,. но и общей плотности дислокаций, Эти процессы также приводят в повышению структурной однородности и улучшению комплекса фиэикомеханических свойств металлов.Таким образом, при реализации предлагаемого способа повышаются прочностные характеристики, сопротив" ление полэучести и релаксации упроченных металлов и изделий иэ них. О Формула изобретенияСпособ термомеханической обработки металлов путем отжига и деформации,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,15 с целью повьваения прочностных характеристик, релаксационной стойкости,устойчивости к ползучести, отжиг производят при циклическом изменениитемпературы в интервале 0,25-0,5 абсолютной температуры плавления с одновременным плавным нагружением додеформации 0 5-4.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 269185, кл. С 21 Р 7/14, 1966.2. Авторское свидетельство СССРВ 377343, кл. С 21 О 7/13, 1971.