Способ механико-термической обработки металлов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоциалистическиРеспублик(И) М. Кл.з С 22 Г 1/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.П, Карасевская и В Кононенко 71) Заявитель ститут металлофиэики АН Украинской СС 4Изобретение относится к области упрочнения монокристаллов, крупнозернистых чистых металлов и твердых растворов, используемых для элементов конструкций, работающих в условиях высокотемпературной ползучести, а именно к методам контроля упрочняющих обработок по структуре.Известен способ механико-термической обработки металлов, заключающий-ся в создании полигональной структуры путем разового или многократного деформирования и серии отжигов, которые приводят к повыаению сопротив- ления полэучести 1 1, Недостатком известных способов является очень трудоемкий и длительный выбор оптимальной обработки. При поиске упрочняющих обработок известными методами на серии образцов проводят предварительное деформирование на разные степени деформации и отжиги, а затем все образцы данной серии с различной исходной структурой испытывают в рабочих условиях. По результатам комплекса механических испытаний отбирается режим получения структурного состояния, обладающий наилучшими жаропрочными свойствами. Проведение всего комплекса механических испытаний занимает большой объем рабо"ты и средств, однако эффективностьдостигаемого субструктурного упрочне.ния зависит от условий службы материала, а в некоторых случаях упрочнения вообще не достигается,Наиболее близким техническим реше 1 О нием является способ механико-термической обработки, включающий предварительную деформацию до критическойстепени при температуре ниже рабочейи последующий, стабилизирующий отжиг 21,Недостатком этого способа является то, что контроль создаваемой субструктуры проводится не по субструктурным параметрам, а по оптимальной2 О степени деформации, задаваемой в пределах конкретного для данного материала диапазона значений. Поэтомув способе-прототипе, где отсутствуетконтроль структурных параметров,проводится серия дополнительных высокотемпературных испытаний структурныхсостояний, полученных после обработки в пределах выбранного диапазоназначений степеней предварительной деформации с целью поиска оптимальнойее величины.Выбор диапазона рекомендуемых степеней деформации проводится по зависимости скорости установившейся полэучести в рабочих условиях от степени предварительной деформации. В зависимости от степени изученности 5 сплавов необходимы 5-10 точек на кри. вой 6 (Еррдв) . Если сравнение про.водят на базе 300 ч на одно испыта,ние, топотери времени и средств на поиск режима МТО весьма велики, 1 ОПоскольку параметр Е ррррр не отра- жает конкретной структуры, то он негарантирует от проявления неустойчивости в процессе эксплуатации изделий. 35Целью изобретения является уменьшение структурной неоднородности металла.Поставленная цель достигается тем, что предварительную деформацию ведут Э со степенью, при которой достигается уровень максимального угла разориентировки субструктуры не,меньший, чем максимальный угол разориентиравки в необработанном материале при выходе на установившуюся стадию ползучести в рабочих условиях.Наибольшую устойчивость проявляет материал с такой субструктурой, заданной МТО, в которой плотность избыточных дислокаций не меньше, чем ее ЗО значение при выходе на стационарную ползучесть в отожженном образце. Уровень избыточной плотности дислокаций однозначно определяется величиной угла внутризеренной разориента ции. Способ осуществляют следующим образом,При первичных испытаниях на ползучесть исходных (неупрочненных) материалов в рабочих условиях рентгена"графически измеряютмаксимальныйугол разориен 1 иовки субструктуры ди определяют д - уровень максимального угла разориентировки при выходена стадию установившейся ползучести,Для конкретного материала выбирают температуру предварительной деформации, исходя иэ его технологических особенностей, Важно только, чтоэта температура ниже рабочей,При температуре предварительнойдеформации измеряют изменение максимальнога угла разориентировки в зависимости,от степени деформации истроят градуировочный график КпрЕВ.При проведении,механйко-термической обработки используют экспериментально установленный Факт повышенной устойчивости в рабочих условиях 60структур с максимальным углом раэориентировки, достигшим уровня (б,Обэтом, кстати, свидетельствует и постоянство скорости ползучести на ус-.тановившейся стадии неупрочненных об разцов. Поэтому механико-термическую обработку ведут по степени предварительной деформации, при которойдостигается максимальный угол разориентировки не меньше, чем Гф.При удачно выбранной температурепредварительной деформации эффектсубструктурного упрочнения быстродостигает насыщения после превышения о , а получение более высокихстепеней деформации при малом приросте эффекта уже становится невыгодным.Предложенный способ проверен вопытах с монокристаллами вольфрамаи молибдена. При предварительной ниэкотемпературной деформации (0,10,3 Тр) и отжига 4-5 ч при рабочейтемпературе 0,57 Тп, в тех случаях,когда было достигнуто после МТО значение раэориентировки субструктурыне ниже, чем ее величина после завершения стадии неустановившейся полэучести исходного (неупрочненного) материала, скорость ползучести субструк.турно упрочненного материала снизились в 70-120 раз (см. чертеж, кривые 7-9). В тех случаях, когда послеМТО уровень разориентировки субструктуры был меньше; чем после завершения стадии неустановившейся ползучести неупрочненнаго материала, упрочнение кратковременно и на кривой ползучести наблюдается,"срывф упрочнения,в результате которого скорость полэучести возрастает до значений, характерныйдля неупрочненного материала (см. чертеж, кривые 2,3,5,6), Вструктуре наблюдается разрушение субграниц вдаль определенных направлений. Кривые 1,4 соответствуют поведению материала при полэучести в неупрочненном состоянии,В известном способе выбор и контроль оптимальной субструктуры проводился по задаваемой критической илиоптимальной степени предварительнойдеФормации, при которой скорость палзучести оказывалась наименьшей. Поэтому.в известных спесобах, ссылкина которые приведены выше, дается интервал значений, в пределах которыхнадо искать оптимальную степень деФормации. Иными словами, для каждогонового конкретного случая (материал,температура службы, нагрузка).необ-.ходим новый поиск,Структурный параметр д отражаетравновесную плотность избыточных дислокаций одного знака для выбранныхусловий службы, поэтому отпадает необходимость испытаний на устойчивость структуры в рабочих условиях.Формула изобрете нияСпособ механико-термической обработки металлов, включающий предва"35, Раушс каэ 267/3 Тираж ВНИИПИ Государс по делам изб 113035, Москва, Подписноета СССРрытийнаб.; д. 4/5 ПП "Патентф,Ужгород, ул, Проектная, 4 рительную деформацию при температуре,меньшей рабочей температуры, и стабилизирующий отжиг, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения структурной неустойчивости,предварительную деформацию ведут .со . 5степенью, обеспечивающей уровеньмаксимального угла раэориентировкисубструктуры, не меньшей, чем максимальный угол раэориентировки в необработанном материале при выходена установившуюся стадию ползучестив рабочих условиях. Источники инФормации,,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 177444, кл. С 21 0 8/00, 1965.2. Авторское свидетельство СССРР 143825, кл. С 21 0 8/00, 1962.