Способ обработки металлов и сплавов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 20 27 00" С 0 дчмК ф БРЕТ СТВ ТОРСНОМУ С Карпо рдена Трудоеталлургипревра таллов 50-74 ерхвов. аллове ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО делАм изОБРетений и ОтнРцтий ПИСАНИЕ(71) Днепропетровский ового Красного Знамени мческий институт(56) 1 Баранов А.А. Фазовыщения и термоциклирование мК. "Наукова думка", 1974, с2. Тихонов А.С. ЭфФект спЛастичности металлов и сплМ., "Металлургия", с. 142.3. Физика металлов и метдение, Вып. б, 1959, т, 8,с. 939-945. ЯО 10 А(54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВИСПЛАВОВ, включающий пластическуюдеформацию, термоциклирование вгерметичной емкости в интервалетемпературы полиморфного превраще,ния, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью интенсификации процесса деформации металлов и сплавов,в том числе и труднодеформируемых,деформацию ведут в атмосфере водорода при давлении 0,02-0,4 МПа.Изобретение относится к технологии металлов и может быть использовано для пластической деформацииметаллов и сплавов, особенно труднодеформируемых полиморфных металлов(например, марганца ) без какоголибо механического воздействия наних со стороны внешней среды.Известны способы деформации железа и других полиморфных металловбеэ механического контакта с обрабатывающим инструментом, заключающиеся в использовании внутреннихнапряжений в металле, возникающихпри термоциклировании в поле градиента температур за счет разностиудельных объемов исходной и образующей Фаз 1) .Недостатком способа является то,что скорость пластической деформации таким способом чрезвычайно низка - сотые доли процента эа один.цикл. Поэтому использование такихспособов деформации не нашло распространения в промышленности,Известен также способ, совмещающий термоциклирование с механическимвоздействием, . - ковкой, прокаткой,прессованием, растяжением, пневмоФоомовкой 2),Однако таким способом производить деформацию труднодеформируемыхполиморфных материалов очень сложно и,кроме того, всеподобные способы включают операции механическоговоздействия на металл,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способ деФормации металлов и сплавов, заключающийся в пластической деформации и термоциклировании железа истали в интервале температур 1000300 С вокруг температуры полиморфного превращения со скоростью порядка 25 К/с в различных средахаргон, гелий, вакуум). При этомдостигается максимальная скоростьудлинения заготовки - металла0,02 в течение цикла )3.),Недостатком является низкая скорость пластической деформации особенно труднодеформируемых металлови сплавов,Цель изобретения - интенсификация процесса деформации металлов .и сплавов, в том числе и труднодеФормируемых. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки металлов и сплавов, включающему пластическую деформацию и термоциклирование в герметичной емкости в интервале температуры полиполиморфного превращения, деформацию ведут в атмосфере водорода при давлении 0,02-0,4 МПа.51015 Сущность способа заключается в том, что заданный металл или сплав помещают в герметичную установку, заполняют ее водородом до давления 0,02-0,4 МПа и производят нагрев металла до температуры полиморфногопревращения, дают иэотермическуи выдержку для полного насыщения металла водородом и затем термоциклируют в интервале температур, охватывающем полиморфное превращение (на 10-50 К ниже или выше температур точки полиморфизма), При этом происходит пластическая деформация, выражающаяся в удлинении заготовки на 50-300 в зависимости от количества циклов.П р и м е р 1, Образец чистогожелеза цилиндрической Формы длиной 15 мм и диаметром 8 мм помещают 0 в автоклав, снабженный системой подачи водорода поц давлением с регулятором давления от 0 до 1,0 МПа инагревателем сопротивления (молибденовый соленоид). Заготовку нагревают 25 до 910 С, делают изотермическуювыдержку длительностью 15, а затемвключают автоматическое устройство,производящее термоциклированиев интереса е температур 850-950 С со0скоростью 200 К/мин.Число таких операций производятпри давлениях водорода 0,01, 0,02,0,05, 0,1; 0,2," 0,3; 0,4; 0,5 МПаи количестве циклонов 50, 100, 200,300, 400, 500.Результаты деформаций образцовиз чистого железа приведены в таблице.П р и м е р 2. Подобно описанному выше примеру осуществляют дефор мацки образцов Армко-железа. Термоциклирование ведут в интервале температур 800-950 С со скоростью 200 К/мин.Результаты показаны в таблице.П р и м е р 3. При таких же усло виях производят деформацию образца -заготовки иэ марганца. Начальнаятемпература нагрева 750 С, выдержкао5 мин, термоциклирование в интервале температур 680-800 С, давлениеО50 водорода в автоклаве изменяют прииспытании каждого образца - заготовки от 0,02 МПа до 0,5 МПа.. Результаты приведены в таблице.П р и м е р 4. В идентичных условиях производят деформацию указанных выше образцов в средах: автоклав заполняют аргоном; гелием; в авто- клаве создают вакуум.Результаты приведены в таблице, В таблйце во всех вариантах указано максимально необходимое количество термоциклов 500 , При увеличении числа циклов заметного увеличения степени деформации не наблюдается, При каждом цикле фактически1044424 Р, Деформа- Количест- Длина ДиаметрМПа, Н ции эа во цик- конеч- конечный, Примечание цикл,% лов ная, мм мм Ме 16,3 500 7,95 Прототип 0,01 Аргон0 (гелий)Вакуум0,02 7,95 16,3 500 0,01 и и 7,92 и 0,0150,02 16,9 500 500 7,6 18,1 и 0,02 и и 6,1 27,0 0,12 5,2 вв 34,6 0,51 0,05 и 36,8 5,0 и 0,71 0,01 и и 4,6 38,7 0,99 1,27 0,20 4,15 47,2 и 0,30 и 48,4 4,2 1,31 0,40 и 48, 6 Наблюдалосьналичие раковин в заготов ке 1,34 4,1 и 0,50 и АрмкоГе 7,998 15,00115,8 Прототип 500 0, 00.0,01 Аргон0,01 7,86 и 19,2 7,51 0,08 0,02 и 0,05 6,0 28,1 0,34 вв 0,73 1,11 0,10 0,20 5,1 4,4 и 34,9 39,1 и и 4,15 48,3 и 1,29 0,30 0,40 АргонАрмко- Ее 1,41 49,9 Прототип 683. 500 скорость деформации уменьшается,Иэ таблицы видно, что оптимальнымдавлением Н является 0,02-0,4 МПа.При давлении водорода в автоклавеменее 0,02 МПа его содержания в ме-талле недостаточно для обеспечениябольших скоростей деформации и онапрактически почти не отличаетСя отдеформации по известному способу.Значительное ускорение деформациинаблюдается начиная с давления0,5 МПа при значительной скоростидеформации процент деформации падаети в образцах наблюдаются раковины,трещины.Предлагаемый способ обеспечиваетдеформацию, особенно труднодеформируемых металлов и сплавов до 50300 в что позволяет испольэоватьего при получении заготовок необходимой длины из . треднодеформируемых полиморфных металлов и спла .вов,Дать экономический эффект не представляется возможным, так как изтруднодеформируемых металлов и спла вов получают заданные геометрические размеры иэделий - заготовок мето дом литья. Однако, ввиду большой1степени деформациидо 300 ) в твердом состоянии, предлагаемый способ 15 найдет применение во многих отраслях техники.Примечание 15,0 8,0 500 0,00 Мп 15,0 0,00 8,0 0,07 о,ог 7,9 16,7 0,19 7,87 19,2 0,05 6,94 0,1 О 23,4 0,5 6,8 27,8 о,го 0,62 6,3 5,8 28,4 30,7 0,85 5,6 31,2 0,50 Составитель Т.КоролеваТехред М, Гергель Корректор В.Гирняк Редактор Ю.Середа Тираж 813 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 7421/10 филиал ППП "Патент 1, г. Ужгород, ул. Проектная, 4