Способ обработки металлическихдеталей

и 806341 Сееоэ Саеетсюа Соцналистнческна ресвублнк(22) Залвлено 1.808.77 (2) 2516467/25-27 Д 3)М. Кл,з с присоединением залвки Ий В 23 Р 6/00 Гоеударетвенный коинтет СССР ао делан изобретений в открытий.004.67 (088.8) Дата опубликованил описаний 2 . 02. 81, чййФв"Мй"ртитуФ,раЬйЬФ.Звалйицоо-"Жд рдена Ленина Физико-технии. А.Ф, Иоффе АЙ СССР и Оуйбышевское агрегатное проконструкторское объеди ли(У 1) За 4) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕ мянутому.способу, объясняется разупрочияющим эффектом собирательнойрекристаллизации и изменения дислокационной Структуры металла приуказанной высо ой температуре нагрева.Цель изобретения - увеличениесрока службы детали путем уменьше ния без разупрочнения концентрациимикротрещин материала детали.. Это достигается тем, что детальнагревают до температуры, пропорциональной Физической постояннойее материала - энергии активациисамодиффузии и определяемой по Форму+ ВЕ,ва ОК5+О 2 г Е Кроме того, способ может Йзть осуществлен при приложении к нагре Изобретение относится к способам ,восстановления прочностных свойствдеталей машин путем термической об" работки.Известен способ обработки металлических деталей, при котором детальвыдерживают без нагрузки при.комнатной температуре в течение длитель"ндговремени, например, в течение нескольких месяцев. Такая обработкаобеспечивает уменьшение концентра. ции микротрещин вплоть до полногоих исчезновения (залечивания) 11 .Недостатком известного спосоЪа является чрезмерная длительность обработки.Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки металлических (медных) деталей, проработавших часть (0,67) своей долговечнос" ти. Способ состоит в отжиге детали при температуре, составлякщей 0,97 от температуры плавления меди, и последующем охлаждении до комнатнойтемпературы 2.Известный способ обеспечивает увеличение долговечности (срока службы) медных деталей в 1,6 раза. Это незначительное увеличение долговеч" ности деталей, обработанных по улоТ - температура нагре А = (270+10) К ; В ( у )К 1 моль- энергия активации оамодиффузии металла детали,иаль 1ваемой детали механических сил, например при растяжении детали до напряжения, равного 0,5-09 пределатекучести материала детали при температуре ее нагрева, или при всестороннем сжатии деталиПредлагаемы способом можно обрабатывать детали, проработавшие неболее 0,6 своей исходной долговечности. Прн этом обеспечивается упрочнение и увеличение долговечности16детали за счет залечивания микротрещин без изменения размера зерна материала детали, его дислокационнойструктуры, Фазового состава и распределения примесей. Обработка указанным способом целесообразна и для дета лей не подвергавшихся рабочим нагрузкам, так как она повышает ее долговечность эа счет залечивания микротрещин, образовавшихся в процессе изготовления детали. Обработка деталей, 20выработавших более 0,6 своей долговечности может оказаться нецелесообраз-.ной потому, что образовавшаяся в неймагистральная трещина (макротрещина)предлагаемым способом не устраняется. дСкорости нагрева и охлаждения вданном способе аналогичны состветствующим характеристикам в известныхоперациях отпуска, испольэуеьжх впрактике термообработки металлов исплавов, а время выдержки при указанной температуре составляет преимущественно 1,5 ч.Нагрев детали выше температуры,устанавливаемой по указанной Формуле, нецелесообразен так как эффект Зфупрочнения детали вследствие залечивания в ней микротрещин может снизиться из-за раэупрочнения за счетрекристаллизации металла детали. Принагреве детали до температуры, лежа- Щщей ниже интервала нагрева по приведенной Формуле, резко увеличиваетсянеобходимое дпя залечивания микротрещин время выдержки детали приэтой температуре. Ориентировочное зна чение этого времени 7 можно найти3по зависимостиф щф ВХИ Ожа ктгде Я: 10- - постоянная;1са - межатомное расстояние;- средний размер микротрещин;У = 0,7 Е, Е - энергия активации самодиффузии;К - постоянная Вольцмана;Т - температура нагрева, К.Восстановление и увеличение долговечности деталей предлагаемым способом может быть и многократным, те. после обработки детали указанным способом и последующей выработки части ее новой долговечности,она может быть обработана вновь. П р и м е р 1. Из полученной гидроэкструзией проволоки диаметром 2 мм технически чистого алюминияс А 1 (99,96%), Е = 35, 1) иэготовмоль ляют партию образцов длиной 22 мм, которые затем предварительно отжигают для стабилизации структуры металла.Для нахождения прочностных свойств испытывают серию этих образцов в количестве 40 шт. на ползучесть при кОмнатной температуре и растягивающем напряжении 4 кг/мм . Получают: средняя долговечность образцов Сс30 мин, средняя скорость стационарной ползучести Я = 510-У 1с ссреднее относительное удлинение0,25. Кроме того, установлено, что предел текучести материала при 180 С равен 6 = 0 5 -Другие 5 серий этой партии образцов подвергают рабочей растягивающей нагрузке 64 кг/мм в, течение времени с(0,4-0,8) с, (см.таблицу). Так для серии 1 образцов0.,4 ь 012 мин. После разгрузки образцы подвергают термообработке для восстановления и повьпиения их долговечности путем залечивания микротрещин. Для этого все образцы нагревают до 180 С (или 453 К), кроме образцов 4-й серии у которых температура нагрева 155 С (или 428 К). Эта температура лежит в пределах (428-462) К эоны температур, найденной по Формуле ТА + ВЕ, где А =270 + 10 К, В5 - 0,2 .гмольПосле охлаждения до комнатной температуры образцы испытывают на ползучесть при растяжении с напряжением б = 4 кг/мыдо разрыва. Получено для первой серии образцов: новая долговечность образцов183 мин, относительное удлинение0,3, средняя скорость стацио-б 1 нарной ползучести Е =0,83 10сКак показано для этой серии в таблице долговечность образцов в результате увеличилась в 6,1 раза, скорость ползучести уменьшилась в 5,9 раза, а относительное удлинение увеличилось незначительно - в 1,2 раза.В таблице приведены аналогичные данные и для четырех других серий образцов.806341 Первичная обработка Повторная обработка Эффект упрочненияЭффект упрочнения Режим Режим а а й х о л с С с 2 о оо о,9 5,О - 1 1,3 0,4 1 8 1 му отжигу и имеют вга следующие механистики при испытанри растяжении под30 кг/мм2 лЭ 10Яс Оф 09-61сегают рабочей намм в течение врем20 мин. После терм80 С (или 453 К)ктеристики образцо мецов из САтановлеии О 4 155 - 3 3 10,4 180 0,86 105 11 Для проверки эффективности повторного восстановления долговечности образцы серии 2 вновь нагружают рабочей растягивающей нагрузкой с 6 = 4 кг/мм в течение временис0,5равного половине новой долговечности ь образцов. Как и 35 при первой термообработке температура нагрева образцов 180 С (или 453 К). В результате этой повторной обработки и проведения испытаний на ползучесть при растяжении установле но (см. таблицу), что долговечность 2 образцов возросла по сравнению с долговечностью 2 с исходных образцов н 10 раэ, а скорость стационарной полэучести Уменьшилась в 9 раз. 4Образцы пятой серии нагреваются при приложении к ним растягиваквей нагрузки Ь = 0,8 б= 0,4 кг/мм Такая обработка с приложением механических усилий позволяет после первой термообработки увеличить,(см. таблицу) долговечность с образцоВ в 10,5 раза по сравнению с долговеч-. ностью сс исходных образцов,а после второй термообработки - увеличитьлдолговечность д в 18 раз.П р и м е р 2, Иэ холоднокатаных листов толщиной О, 2 мм из промышленного алюминиевого сплава, полученного методом порошковой металлургии(САП, содержание частиц А 103 - 40 6) изготовляют образцы в виде полос длиной 22 мм и шириной 3 мм. Энергия активации самодиффузии сплава САПпрактически одинакова с энергией активации самодиффузии алюминия и 65 равна 35 . Образцы подвергаютккалмольпредварительнорезультате отжи ические характер ии на полэучесть инагрузкой 6240 мин, ЕСОбразцы подв грузке 6 = 30 кг/ени -0,5 "ьс=1ообработки при 1ханические хаГч в следующие ь720 мин, :-611 10 - , Я= 0,1. Таким образом,сэффект упрочнения образ Ппосле однократного восс я следукщий 3 - = 6. = 3. Как и дляЕсалюминия, отн 8 сителное удлинение образцов увеличилось незначительно, приблизительно на 10.Использование данного изобретения позволяет существенно продлить срок службы деталей, выработавших часть ресурса своей долговечности; что особенно важно для ответственных деталей с ограниченным ресурсом долговечности, например в авиационной промьааленности, Способ является экономически выгодным, так как не требует. для своего осуществления больших материальных затрат и может применяться во время планоВых профилактических осмотров узлов изделий. Его внедрение намечено на одном из пред-, ,приятий авиационной промышленности.806341 Формула изобретения Т = А + ВЕ,Составитель Н. АнтиповРедактор С. Патрушева Техред З, Кастелевич Корректор Н. Швыдкая Тираж 1159 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5щ гфилиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,4 Заказ. 125/21 1. Способ обработки металлических деталей, заключаацийся в нагреве и охлаждении детали, проработавшей часть своей долговечности, о т л ич а ю ш и й с я тем, что с целью увеличения срока службы, деталь нагревают до температуры, пропорциональной энергии активации самодифузии ее материала и определеяе- мой по формуле где Т - температура нагрева, К;. А - 270 + 10 - постоянная, К;Кфмоль,5+ 0,2 - постояннаяВЕ - энергия активации самодиффуэни материала детали,ккалмоль2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при нагреве к детали прилагают механические усилия.3, Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю ц и .й с я тем, что детальрастягивают до напряжения, равного0,5-0,9 предела текучести материаладетали при температуре нагрева,4. Способ по пп. 1 и 2, о т л ил а ю щ и й с я тем, что к деталиприлагают усилия всестороннего сжа ,тия. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе15 1 ф Смирнов ВеСе и др Доклады Академии наук СССР, 1972, т, 203,В 5, с. 566-567. 2. Пинес В.Я. и Сидоренко А.Ф. К вопросу об условиях обратимости процесса разрушения металлов под наМ грузкой. Доклады Академии наук СССР,1960, т. 131, В б, с. 1312-1315