Способ тнрмической обработки микропроволоки из сплавов на никелевой основе для тензорезисторов

6 ф , 1., 4 в АА Й ОЦИ нг ИЗОБРЕткИИя Союз Советских С оциалниич есни 1 е Республик1 и)67 1 4 23 ополиительное к авт. сеид-ву явлено 210575 (21) 2136006/22-0 соединением заявк С 2 су ствениый комитетСССРам изобретенийоткрытий 23) Приоритет Опубликовано 070 Дата опубликованиписания 100981 2) Авторыизобретения ищев, Д.С. Еленевский, Ю.А. Рощин и Васюхин 71) Заявитель 4) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ Г 1 ИКРОПРОВОЛОК ИЗ СПЛАВОВ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ ДЛЯ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ выдержкии температения в двех 550 - 65при темпере 1 - 700 духе посл 20 ч и ООС и ста емператур 200 ч и С в теченили на ьо чение 0,1 1000 - 12пени при течение 1 400 - 500 сту- С втура Г 1 Л Изобретение относится к технике пслучения сплавов для чувствительных элементов высокотемпературных тензорезисторов, служащих для измерения деформаций и напряжений деталей и узлов при повышенных температурах, Способ может быть использован для получения стабильной, воспроизводимой и термокомпенсированной, температурной зависимости электросопротивлени тензорезисторов в области до 450 С при испытании материалов с различным температурным коэффициентом расширения в случае изготовления чувствительных элементов из жаропрочных сплавов на никелевой основе,В настоящее время в качестве чувствительных элементов высокотемпера" турных тензорезисторов широко применяется микропроволока из сплавов на никелевой основе.Минимальные изменения электросопротивления в температурной области до 450 С при сохранении стабильнссти и воспроизводимости электрических характерйстик. получены для жаропрочных сплавов на никельхромовой основе типа-ЗИ 617 и ЗИ 826 после проведения термической обработки, включащей проведение операций закалки в воде Известный способ обработки позво- О ляет получать термокомпенсированную,стабильную и воспроизводимую температурную зависимость электросопротивления высокотемпературных тензорезисторов в области 20 - 450 ОС лисоь при изменении напряжений и деформаций дв-.талей сопределенным температурным коэфФициентом расширения, а линейность температурной зависимости электросопротивления в области 20 - 450 ОС для произвольных значений температурного коэФФициента электрссопротивления чувствительного элемента (3) в пределах ат - 24 х 101/фС до +30 х 10" 1/оС с помощью вышеуказанной термической обработки не обеспечивается. В частности, положительные в области комнатных температур значения Рв изменяются при нагревах выше 150 - 2 ООоС не только по величи-. не, но и по знаку, что значительно увеличивает погрешность измерений.Такое поведение является следствием специфического влияния на электрические свойства жаропрочных сплавов на никелевой основе процессов распада и упорядочения при.пронедении закалки и старения по известным рекомендациям,С целью ролучения термокомпенсированной температурной. зависимости электросопротивления тенэорезисторов при измерении напряжений и деформаций материалов с различным температурным коэФфициентом расширения, предлагается способ термической обработки микропроволоки иэ сплавов на никелевой основе, отличием которого является проведение Охлаждения н процессе закалки в диапазоне температур 1200 400 С со скоростью 15 - 700 град/с.При проведении термической обработки по предлагаемому способу предусматривается выполнение следующих опера. - 20 ций:1/ нагрев в проходных печах до температур 1300 - 1200 С и последующее Охлаждение ее со скоростью 15 700 С /с в диапазоне температур 1200- 400 С: .допускается проведение операций нагрева и охлаждения двукратно н случае, если температура нагрева составляет 980 - 900 С:2/ старение при температуре 550 С в течение 0 - 24 чо3/ старение при температуре 450 С н течение 100 - 150 ч.Варьирование скорости охлаждения н пределах 15 - 700 С/с в указанном диа пазоне температур после нагрева к тем- пературам закалки позволяет обеспечивать выделение избыточной фазы в различных количествах и различного размера, что оказынает определяющее влияние на возможность получения при пос ледующем старении термокомпенсиронанной температурной зависимости электро. сопротивления тензорезистров независимо от величины температурного коэффициента расширения испытываемого материала. В процессе охлаждения микро- проволоки из жаропрочных сплавов на никелевой основе с регулируемой скоростью имеет место образование как небольшого количества относительно крупных выделений избыточной у-фазы (размером более 50 Ф) в диапазоне температур, близких к температуре ее растворимости (составляющей, например, для сплава ЭИ 617 990 С), так и большого количества мелкодиспер- Ъ сных ныделений (зон) при пониженных температурах (400 - 700 С). Сформированная при таком охлаждении разноразмернось выделений избыточной фазы сохраняется при последующем старении, что и обеспечивает линейность температурной зависимости электросопротивления в .области 20 - 450 фС для различных по неличине и знаку з,ггачеяий Рэ. Диапазон, в котором регулируется скорость охлаждения, ограничен температурой 400 С, поскольку при более низких температурах процессы распада протекают для жаропрочных спланон на никелевой основе весьма замедленно.Расширение области возможных температур нагрева под закалку от температуры 1000 - 1200 С, рекомендованной в изнестногл способе,до 900-1200 С произведено н соответствии с тем, чтопри охлаждении с регулируемой скоростью от температур 900 - 1000 С такжевозможно получение припоследующемстарении величин )э, подходящих дляиспытания некоторых конструкционныхматериалов (н частности, имеющих температурный коэффициент расширения13 х 10 ь - 27 х 101/ С).При фиксированной температуре нагрева под закалку количество и размеры выделяющейся при охлаждении избыточной Г -фазы, а следовательно, ивеличины э жаропрочных сплавов наникелевой Основе увеличиваются приуменьшении скорости охлаждения. Дляпринятых в настоящее время температур под закалку 1000 - 1200 С скорость охлаждения должна составлятьменее 45 С/с в случае, если требуется получение после старения величинн области 20-450 С, равных+7 х 10 1/Сили более, При понижении температурынагрева под закалку до 980 - 900 С ипри проведении двукратной операциизакалки можно получить требуемые поЛожИтЕЛЬНЫЕ ЗНаЧЕНИЯ)з ПОСЛЕ СтаРЕния при Охлаждении микрОпрОВОлОки нпроцессе закалки со скоростью более45 С/с, что весьма выгодно с технологической точки зрения,Повторение закалки от температур980 - 900 С н течение трех и болеераз необязательно, поскольку предельные требуемые положительные значения(з ДОСтИГащтСЯ УжЕ ПОСЛЕ ДНУКРатНОйзакалки. Предлагаемый способ термической обработки микропроволоки изжаропрочных сплавон на никелевой основе обеспечивает нарьиронание величины и знака. температурного коэффициента электросопротинления микропронолоки при сохранении линейности,стабильности и воспроизводимостиэлектриче ких характеристик в области 20 - 450 С, Это позволяет получатьн данной температурной области термоконпенсцрованную температурную зависимость электросопротивления тенэорезисторов с однородным чувствительным элементом из жаропрочных сплавовпрц испытании материалов с различнымтемпературным коэффициентом расширения. Существенно, что для проведениятаких испытаний не требуется компенсации температурного приращения электросопротинления с помощью специальных схем или термометрироьання, поскольку максимальное фиктивное капряФормула изобретения Способ термической обработки микропроволоки иэ сплавов на никелевой основе для тенэорезисторов,включающий закалку и последующее старение о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,целью получения в области темпежение весьма незначительно и можетбить заранее учтено расчетным путем.Это значительно упрощает, удешевляетиспытания, повышает точность измерений и обеспечивает возможность ихпроведения для тонкостенных конструкций при наличии резкого градиентатемператур деталей.Предлагаемый способ термическойобработки был опробован на промышленной партии микропроволоки диаметром0,03 мл из типичного жаропрочногосплава типа ЗИ 617 состава вес.%Н)+14,98 Сг + 5,50 Я + 3,57 Ио ++1, 98 ТТ+1,96 А+О, 07 С+ О, 0058+0, 015 Се.На чертеже дан график зависимости 5температурного приращения электросопВротивл ения ( ) от режима термической обработки ( с ), где кривые имеютследующее значения; 2 О1 - закалка от температуры 980 Ссо скоростью охлаждения 700 С/с,затем повторная закалка от температуры 900 С со скоростью охлаждения 33 С/с, последующее старе-ние при 550 С в течение 4 ч. и прн450 ОС в течение 124 ч, со кращенное обозначение 980 (700) + 900+ 450 (124):3 - го же 1200 (15) + 450 (124):4 - то же 1100 (15) + 550 (4) +450 (14):355 - то ке 980 (700) + 950 (137)+450 (124);б - то же 980 (700) + 950 (36) +550 (4) + 450 (124):7 - то же 1100 (46) + 450 (124);8 - то же 1100 (52) + 450 (124); 409 - то же 1100 (88) + 450 (124)10- то же 950 (137) + 450 (124;11- то же 980 (145) + 450 (124);12- то же 950 (137) + 550 (4) +450 (124);4 Г13- то же 1200 (175) + 550 (4) +450 (124);14. в . то же 1100 (700) + 550 (4) +450 (124);15- то же 1100 (175) + 550 (24) +450 (124),Закалке подвергалась мнкропроволока из сплава ЭИ 617 диаметром 0,08 ммв нагартованном состоянии после холодной протяжки от диаметра 0,06 мм.Операция нагрева микропроволоки подзакалку производилась на воздухе, всреде аргона или водорода, в стандартных печах сопротивления типа СУОЛ -0,15, /12 МР мощностью 950 Вт,дли"ной О, 2 м. Перепад температуры в печи от центра к краю поддерживался впроцессе закалки постоянным с помощьюэлектронного потенциометра типаЭПВ - 2 - 11 Л. 1(олебания температу"оы в процессе закалки составляли в центре печи + 1 - 2 С, на торцеа+ 10 С. Микропроволока перемещалась через печь с помощью универсального электродвигателя типа МУН. Скорость перемотки, а следовательно, и скорость охлаждения при закалке регулировались автотрансформатором ЛИТРМ.Сгарение микропроволоки производилось на катушках из нержавеющей стали аустенитного класса в печах сопротив" ления на воздухе. Температура старения регулировалась автоматически с помощью электронных потенциометрово ЗПВ - 2 - 11 А с точностью + 1 - 2 С.Температурную зависимость электро- сопротивления измеряли на воздухе как для образцов свободной микропроволоки из сплава ЭИ 617, так и длятенэорезисторов с чувствительнымэлементом из сплава ЭИ 617. Скоростьнагрева при проведении опытов составляла 5 С/с. Электросопротивление свободной микропроволоки измерялось меЬВтодом двойного моста.(г) завиВсимости тензореэисторов измерялись с помощью электронного измерителяЭИД - 3. Наклейка тенэорезисторов на испытываемые детали производилась с помощью термоцемента типа В - 58.С помощью предлагаемого способатермической обработки, заключающегосяов охлаждении от температур 1200-900 С с регулируемой в пределах 15-700 С/с скоростью и последующе старении при температурах 550 - 450 С, возможно получение линейных(с) зависиВмостей с различными по величине и знаку значениями (э Диапазон получаемых значений э колеблется от+ 41,8 х 10 " 1/С (кривая 1) до35,6 х 10 1/ОС (кривая 15), Это позволяет получать при применении сплава ЗИ 617 в качестве чувствительного элемента теряокомп нсированную в области 20 - 450 о С температурную зависимость электросопротивления тензорезисторов при испытании материалов с температурным коэффициентом расширения от - 8,9 х 10 1/ С до + 27,8 х 10 1/ С. Такой широкий диапазон соблюдения условия термокомпенсации позволяет испытать с помощью тензорезисторов с чувствительным элементом из.сплава ЭИ 617 все применяемые в настоящее время в машиностроении и авиации металлы и сплавы.671423 1Составитель ЛБеляковРедактор Ъ.Смирнова Техред И, Голинка КорректорС.щомакьаФЪ Ф ФЭаказ 6702/60 Тираж 681 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытии113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП.фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ратур 20 - 450" С термокомпенсирован- ной температурной зависимости электро. сопротивления тензорезисторов при измерении напряжений и деформаций материалов с различным температурным коэффициентом расширения, охлаждение в процессе закалки в диапазоне тем-. ператур 1200 - 4000 С производят соскоростью 15 - 7 ОООС/с Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство Р 357264, кл. Г 22 С 3/1 О, 1971.