Способ изготовления штампованных изделий из жаропрочных сталей и сплавов

(28) Приоритет Госудерствввиый комитет СССРпо делам нзооретекнй н открмтнй(72) Авторы изобретения Производственное объединение "Ленннградскттй металлическийзавод(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШТАМПОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВИзобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при штамповке изделий иэ жаропрочных сталей и сплавов, например, турбинных лопаток и дисков.Известен способ изготовления изделий иэ жаропрочных сталей и сплавов, включающий нагрев заготовки до температуры горячей деформации, предварительную штамповку, нагрев и окончательную штамповку (в частности,на молоте) со степенью деформации 3 - 10%)11) .Недостатком известного способа (при штамповке на молоте) является невысокое качество изделий ввиду трудности обеспечения эа 15 данного размера аустенитного зерна металла изделия.Целью изобретения является устранение укаэанного недостатка при молотовой штамповке, а именно, повышение качества иэделий за счет обеспечения заданного размера аустенит.ного зерна.Цель достигается тем, что интервалы между ударами молота при окончательной штамповке составляют 0,5 - 10 сек., общая длительностьокончательной штамповки составляет 8 - 35 сек.,а суммарная степень деформации заготовкипри окончательной штамповке превышает диа.назон критических степеней деформации на2 - 15%,Получение заданного размера аустенитногозерна в изделиях, штампованных на молотах,связано с необходимостью обеспечения такихтемпературно-временных параметров 1 дтамповки (различных для различных марок сталейи сплавов), которые бы обеспечили возможность получения суммарной деформации за несколько ударов молота как суммы деформаций за отдельные удары, т.е. чтобы в промежуткахмежду ударами молота, при выбранных температурах деформации, не успевали бы протекать процессы рекристаллиэации обработки,снимающие упрочнение от предшествующейдеформации.Нижний и верхний пределы временного ин.тервала между ударами определяются величиной йревышения температуры деформируемойзаготовки в интервал времени между удара.3ми относительно порога рекристаллизации обработки для выбранной марки сплава (стали)и диапазона степеней деформации металлав различных участках заготовки за один удармолота. При этом минимальное значение временного интервала (0,5 сек) относится к случаю, когда температура конца предшествующейдеформации (на металле заготовки) превышает порог рекристаллизации обработки на максимальную величину (180 - 200)С. Для дости.жения этого величина относительной деформации заготовки за предцествунщий удар, должна быть предельно большой (4 - 5)%.Максимальное значение временного интервала(10 сек) относится к случаю, когда величинаотносительной деформации заготовки за предшествующий удар была минимальной ( 1%),и превышение. температуры, предшествующейдеформации относительно порога рекристаллизации обработки было минимальным (20 - 30)СОграничение общей длительности циклаокончательной штамповки (8 - 35 сек,) связанос тремя основными причинами:1) ограничением снижения температурыштамповки, поскольку это связано с существенным возрастанием сопротивления заготовкидеформированию;2) расширением диапазона критических степеней деформации при снижении температурыконца деформации и, в связи с этим, увеличением вероятности попадания отдельныхучастков заготовки в зоны критических степеней деформации при тех же суммарных величинах деформации;3) увеличением вероятности получения недопустимо крупного зерна в зонах заготовкис заторможенным течением металла, (где отно.сительная деформация существенно ниже средней (расчетной) в выбранном сечении заготов.ки), так как в этих зонах подготовительныеэтапы процесса рекристаллиз "ции обработкимогут полностью не прерываться частнымиобжатиями при каждом ударе молота,и при определенной длительности цикла штамповки,процесс рекристаллизации дбработки в этихзонах может начаться до окончания штамповкит,е. в этом случае в указанных зонах суммарные деформации не будут равны сумме частных деформаций за все удары молота, а значит,суммарная деформация в этих зонах можетне оказаться закритической, что приведет кпоявлению недопустимо крупного зерна вэтих зонах,733828 4 10 15 20 25 ЗО З 5 40451Я55 Численные пределы общей длительности цикла штамповки получены опытным путем на жаропрочных сплавах типа Н 65 ВМТИ (ЭИ - 893) для различных температур и степеней деформации. Таким образом, новый положительный эффект, создаваемый за счет введения указанныхвременных интервалов, связан с обеспечениемполучения заданного размера аустенитного зерна при штамповке заготовок из жаропрочныхсталей и сплавов на молотах за несколькоударов,Ввиду того, что при штамповке изделий намолотах в оптимальном интервале температуриз всех жаропрочных сплавов и сталей рекристаллизация металла штампуемых заготовок неуспевает протекать во время деформации, металл заготовок упрочняется в процессе деформации, и поэтому сопротивление заготовокдеформированию существенно возрастает с увеличением относительной деформации. В связис этим, для обеспечения возможности штамповки заготовок максимальных габаритов сзаданным размером аустенитного зерна, общаядеформация при изготовлении заготовок распределяется между предварительной и окончательной штамповками таким образом, чтобы приокончательной штамповке величина относительной деформации по всему объему заготовки (с учетом неравномерного ее распределения)находилась на уровне минимальных величинзакритических степеней деформации (5 - 20)%для различных марок жаропрочных сплавови сталей, т.е. на (2 - 15)% превышающих диапазон критических степеней деформации).При окончательной штамповке относительные деформации, получаемые в заготовке эаотдельные удары молота суммируются и составляют за весь цикл штамповки закритическуювеличину (5 - 20)%,За интервал времени между ударами молота могут протекать процессы отдыха, полигонизации и начальные стадии процесса рекристаллизации обработки. Однако площади, занятые вновь образованными рекристаллиэованными зернами за интервалы между ударами не должны превышать площадей, соответствующих максимально допустимому размеру зерна. При этом для различных марок жаропрочных сплавов и сталей и различных фактических температур деформации интервалы времени между ударами не должны превышать (0,5 - 10) сек, а общая длительность окончательной штамповки не должна превышать (8 - ЗУу сек, После окончательной штамповки, ввиду недопустимо большого интервала времени между штамповкой и правкой, во избежание появления крупного зерна при последующей термообработке, производят совмещенную обрезку облоя и правку,на обрезном прессе, при которой практическиисключаются дополнительные малые (критичес.кие) деформации (вытеснение металла в облой) по телу заготовки. Лля жестких загото33828 6размером аустенитного зерна, в результатечего возрастает приблизительно в 2 раза эксплуатационная стойкость изделий, например,лопаток,25 Составитель О. КорабельниковТехред А, Щепанская Корректор Г. Решетник Редактор Т. КузнецоваЗаказ 1957/15 Тираж 986 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035,Чосква,Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 5 7 вок, не подвергающихся недопустимо большим короблениям при обычной (несовмещенной) обрезке облоя на обрезных прессах, производят после окончательной штамповки обычную обрезку облоя на обрезном прессе без после. дующей правки.П р и м е р. Проводилась опытная штамповка заготовок турбинных лопаток иэ сплава ЭИ - 893/ХБ 65 В 9 М 4 ЮТ длиной 730 мм и весом 30 кг.Заготовки нагревались до температуры 1150 С, предварительно штамповались на штамповочном молоте с массой падающих: частей 25 т. за несколько ударов молота в интервале температур (1000 - 1140) С, с недоштамповкой, обеспечивающей при окончательной штамповке относительную деформацию по телу заготовки в пределах (8 - 20)%, обрезали на заготовках облой на обрезном прессе.Затем заготовки нагревали до температуры150 С, окончательно штамповали на том же молоте за 5 - 6 ударов с интервалами между ударами ( - 5) сек и общей длительностью цикла штамповки (15 - 20) сек. Размер аустенитного зерна, полученный в штампованных изделиях, находился в основном в пределах .0,8 мм, отдельные зерна до 1 мм, при допускаемом размере зерна1 мм.Использование предлагаемого способа изготовления штампованных изделий из жаропрочных сталей и сплавов обеспечивает по сравнению с известным способом возможность штамповки крупногабаритных изделий с заданным Формула изобретения Способ изготовления штампованных изделийиз жаропрочных сталей и сплавов, включающий О нагрев заготовки до температуры горячей деформации, предварительную штамповку, нагреви окончательную горячую штамповку за несколько ударов молота, о т л и ч а.ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества 15 изделий за счет обеспечения заданного размерааустенитного зерна, интервалы между ударамимолота при окончательной штамповке составтяют (0,5 - 10) сек., общая длительность окончательной штамповки составляет (8 - 35) сек,а суммарная степень. деформации заготовкипри окончательной штамповке превышает диапазон критических степеней деформации на (2 -15)%. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Маевский И. Л. Обработка давлением ЗО,жаропрочных сплавов, М., 1964, с. 30 - 32, 46,115 - 117.2, Журнал "Кузнечно-штамповочное производство", 1977, У 5, с. 22 - 23 (прототип),