Способ определения деформируемости металлов в горячем состоянии

( АВТОРСКОМ опре Цель апре ных с даоле разец обраб делени изобре деления плавов нием.в усло отки д от рас ии шей от лине х разл ируемо ствл сече меря и по форм ель- для ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРУЕМОСТИ МЕТАЛЛОВ В ГОРЯЧЕМСТОЯНИИ(57) Изобретение относится к испытаной технике и может быть использован Изобретение относится к машиностроению, и может использоваться при оптимизации режимов горячей штамповки, в частности титановых сплаооо.Известны методы испытания металлов в горячем состоянии, предназначенные для прогнозирования деформируемости металлов без разрушения или оценки горячей пластичности металлов. Например, методы испытания на осадку предусматриваются в ГОСТ 8817-73. При этом задается определенная степень деформации металла в горячем состоянии и оценивается поверхностное разрушение образцов. отрезанных от прутков или проволоки.Известен метод, описанный в ГОСТ 9651-73 "Металлы, Метод испытания на растяжение при повышенных температурах", где предусмотрено, в частности, определение горячей пластичности: относительного удлинения и сужения,За прототип принят способ определения направления максимальной деформации (анизотропии) при осадке образца при комнатной температуре (авторское свидетельстоо Кг 1677570, кл. 6 01 К 3/00, 1989),я деформируемости металла. тения - повышение точностидеформируемости гетерогенв условиях горячей обработки 1 агружают цилиндрический обвиях, характерных для горячей авлением, Нагружение оущетяжением до разрушения. В ки разрушенного образца изйные поперечные деформации ичию судят об анизотропии дести, 2 табл,Недостатком указанного способа является невозможность выявления локальной анизотропии горячей пластичности гетерогенных сплавов, например, двухфазных титановых сплавов, Необходимость определения такой характери:тики объясняется тем, что при горячей лис овой штамповке, в частности вытяжке, набгподаются внутренние разрывы, обусловленные механизмом накопления микропор в местах растягивающих напряжений и перенапряжения металла из-за анизотропии локальной пластичности слоев разных структурных составляющих,Целью изобретения является повышение точности определения деформируемости гетерогенных сплавов в условиях горячсй обработки давлением.Поставлленная цель достигается тем, что определяется локальная анизотропия пластической деформации, происходящая при горячем растяжении образцов, путем измерения степени эллипсообразности излома о шейке разорванного образца,Для реализации предложения изготавливают разрывные образцы с у 1 олщен алымиголовками и шейками круглого сечения, например, как по ГОСТ 9651-73. Подготавливают испытательное оборудование разрывную машину с камерой для нагрева образцов, например, универсальную маши ну типа "Инстрон", Задают значения технологических температур испытания, исходя из целей испытания, Испытыва 1 от последовательно образцы при какдой температуре, нагружая и растягивая образцы 10 до разрыва. Фиксируют разруша 1 ощу 1 о нагрузку, а после охлаждения образца - конечное пр 1 лращение длины рабочей расчетной) части, Гассчитывают характеристики прочности, плас.гичности, Затем измеряют диа метры эллипса - наибольший 01 и наименьший 02 - в изломе шейки по сечени 1 о разрушения, Для этого используют оптический микроскоп типа МБС с окулярной сеткой, 20Степень эллипсообразности излома Аэ рассчитывают как отношение Аэ=01/02.25Данные параллельных определенийпри одной и той же температуре испытанияусредняют, например, по трем-пяти обозцам по каждому показателю,Локальную анизотропию пластической 30деформации оценивают показателем Аэрассчитанным из отношения 1).Способ проверен практически с получением положительного эффекта при оптимизации деформируемости листового 35титанового сплава марки СП-ЗВ, При вытяжке полусферических заготовок из листовтолщиной 22 мм и последующей токарнойобработке на наружной выпуклой поверхности деталей наблюдались дефекты в виде 40надрывов, распространяющиеся на разнуюглубину по сечению, преимущественно подоуглом 30 от полюса полусферы, где металлпри штамповке испытывает .наибольшиерастягивающие напряжения, 45Согласно литературным данным подобные дефекты при горячей штамповке титановых сплавов возмокны в условияхнедостаточной пластичности, Температура нагрева заготовок под штамповку равнялась 950 С, Исследованиями горячейпластичности с оценкой локальной анизотропии пластичности по предлагаемому способу удалось обосновать и поднятьтемпературу штамповки до 980 С вместо 55Результаты испытания образцов приведены в табл, 1,Температуру горячей штамповки двухфазных титановых сплавов типа СП-ЗВ илиВТб, ВТбс назначают не выше температуры полиморфного превращения (Т), Однако ввиду колебания химического состава в пределах марки, а именно легирующих - алюминия и ванадия, а также содержания примесей значение Тло изменяется, Выбранная при отработке технологии температура штамповки оказывается не оптимальной для разных плавок, Для оптимизации температуры штамповки оценивали, помимо относительного удлинения. величину Аэ, Из табл.1 видно, что более устойчиво с повышением температуры изменяется (падает) Аэ, чем относительное сужение, В этом случае сравнение Аэ должно быть с показателем пластичности, относительным сужением, Однако с ростом температуры не наблюдается ее линейной корреляции с относительным сужением, К тому же, наименьшее число 1/), равное 61,9 о, незначимо отличается от других значений, Значение локальной анизотропии с ростом температуры падает по линейной зависимости: Аэ=-0,00132 т+2.54 С 2) Формула изобретенияСпособ определения деформируемости металла в горячем состоянии, по которому нагружают цилиндрический образец, измеряют линейные поперечные деформации и с коэффициентом корреляции, равным -0,8 (значим при доверительной вероятности 0,95),Детали, отштампованные с нагревом заготовок при 980 С, указанных дефектов не имели.Повышение температуры горячей штамповки выравнивает горячую пластичность по обьему заготовки. При этом перенапряжение металла гасится в микрообьемах металла, что предотвращает рост микротрещин до макротрещин.Испытания механических свойств штамповок показали их удовлетворительные значения после корректировки температуры штамповки (см, табл,2).Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого способа заключается в повышении информативности результатов испытания гбрячей пластичности, повышении надежности прогнозирования штампуемости (выхода годных) без разрушения и возможности обеспечить необходимый уровень горячей пластичности с учетом ее локальной анизотропии (повышает технологические возможности использования титанового сплава СП-ЗВ).1774225 их различию судят об анизотропии,деформируемости, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью повышения точности определения деформируемости гетерогенных сплавов в условиях горячей обработки давлением, нагружение образца осуществляют растяжением в горячем состоянии до разрушения, а измерение линейных поперечных деформаций осуществляют в сечении шейки разру шенного образца. Табли ца 1 1), /О,Иеханические свойства Температураиспытания вог кгс/мм 2 кгс/мм 21,338 900 920 1,309 950 1,307 980 1, 284 21,1 19,0 20,4 17,9 19,6 17,9 22,0 192 20,7 18 ф 5 19,8 16,9 18,6 15,5 1, 176 990 ср. 50,0ж Я 1000 4 теВЕВ Ееа ВВ жпорвались (не хватило хода зажима) Образцы не ср.ср.ср.ср,30,3 26,4 29,9 26,0 29,9 26 эЗ 30,0 26,2 24 2 20 2 23,8 19,8 24,5 20,3 31,5 26,826,0 21,7 23,6 20,4 22,7 177 24,9 21,8 24,0 20,6 23,8 20, 18,9 15,8 20,9 17,8 19,3 15,8 21,6 18,320,1 1 б,9 37,0 37,5 39,0 37,8 37,5 41,2 41,5 25,0 36,3 41,0 38,0 39,5 30,0 37,7 47,0 41,5 450 32,0 41 3 40,5 36,0 51,0 42,5 63,8 53,8 66,9 64,8 62,6 67,0 66,9 58,0 63,6 60,8 66,5 62,6 57,9 61,9 67,0 61,9 68,9 55,0 63,2 .64,21774225 Таблица 2 ребование КД 4 - 8760менее10менее Составитель П.БадьиТехред М,Моргентал Редако,Корректор З.Салко Производственн тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3922 Тирак ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, К, Раушская наб 4/5