RU2243833C1 - Способ изготовления тонких листов из высокопрочных титановых сплавов - Google Patents
Способ изготовления тонких листов из высокопрочных титановых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2243833C1 RU2243833C1 RU2003125891/02A RU2003125891A RU2243833C1 RU 2243833 C1 RU2243833 C1 RU 2243833C1 RU 2003125891/02 A RU2003125891/02 A RU 2003125891/02A RU 2003125891 A RU2003125891 A RU 2003125891A RU 2243833 C1 RU2243833 C1 RU 2243833C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rolling
- temperature
- case
- bag
- sheets
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления тонких листов из высокопрочных титановых сплавов методом пакетной прокатки. Задача изобретения - повышение стойкости материала при проведении процесса сверхпластической штамповки и снижение расхода электроэнергии. Перед первой прокаткой карточные заготовки нагревают до температуры на 50-150°С выше температуры полиморфного превращения, выдерживают в течение 15-50 мин и закаливают с охлаждением в воде. Горячую прокатку пакета в кейсе, нагретом до температуры 650-750°С, первоначально осуществляют в продольном или поперечном направлении относительно направления прокатки исходной заготовки с суммарной степенью деформации 61-70%. Последующую горячую прокатку пакета в кейсе осуществляют в направлении, перпендикулярном направлению первой прокатки пакета при тех же температурно-деформационных параметрах, после чего кейс подвергают отжигу. Изобретение обеспечивает получение листов с ультрамелкозернистой структурой, пригодных для сверхпластической деформации при температурах ниже 800°С. 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способу изготовления тонких листов из высокопрочных титановых сплавов методом пакетной прокатки.
Известен способ изготовления тонких листов из прочных и высокопрочных сплавов (патент РФ №2179899, кл. В 21 В 1/38, публ. 27.02.02). Способ включает подготовку карточной заготовки, сборку пакета в стальном кейсе, нагрев кейса до температуры 880°С и горячую прокатку со степенью деформации 60%, отжиг пакета при температуре 770°С в течение 30 мин, правку, раскрой пакета и отделочные операции листов.
Данный способ позволяет получать листы с размерами α-фазы в микроструктуре 2-4 мкм, что вполне достаточно для изготовления деталей из листов в условиях сверхпластической деформации (СПД) при температурах 900-960°С. Это оптимальная температура для получения необходимых значений напряжений течения и относительного удлинения при скоростях деформации 10-3-10-4 сек-1.
Снижение температуры СПД ниже 800°С приводит к резкому увеличению напряжения течения до 75 МПа, и листы, полученные по известному способу, не пригодны для СПД при температурах ниже 800°С.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ пакетной прокатки тонких листов (0,076-1,0 мм) из прочных и высокопрочных металлов, таких как титан, цирконий и их сплавы (патент США №2985945, публ. 30.05.61). Способ включает подготовку карточной заготовки, сборку пакета в стальном кейсе, нагрев пакета до 727-759°С, горячую прокатку пакета, отжиг, холодную прокатку со степенью деформации 10-60%, термообработку, раскрой пакета, отделочные операции листов.
Обработка высокопрочных сплавов в предлагаемом диапазоне температур затруднительна, приводит к образованию микротрещин и разрывов в обрабатываемом материале.
Листы, полученные по способу-прототипу, можно использовать для формовки деталей сложной формы методом сверхпластической деформации (СПД) только при высоких температурах (900-960°С). Снижение температуры ниже 800°С приводит к резкому увеличению напряжения при деформации.
Процесс изготовления деталей в условиях СПД осуществляют в специальных печах, внутрь которых помещают штампы и нагревают до температуры деформации 900-960°С. Через каналы, выполненные в верхнем штампе, к заготовке подается под давлением нагретый инертный газ, который и создает необходимое для формовки детали усилие. В связи с высокими температурами СПД долговечность инструмента (штампов) крайне мала, а расход электроэнергии чрезвычайно велик. Поэтому возникла потребность в снижении температуры процесса изготовления деталей в условиях СПД до 800°С и ниже.
Известно, что для расширения температурно-скоростного интервала СПД необходимо уменьшить размер зерна α-фазы (О.А.Кайбышев. Сверхпластичность промышленных сплавов. М.: Металлургия, 1984). Поэтому задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение листов с ультрамелкозернистой структурой, пригодных для сверхпластической деформации при температурах ниже 800°С.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления тонких листов из высокопрочных титановых сплавов, включающем подготовку карточных заготовок, сборку пакета в стальном кейсе, нагрев и горячую прокатку пакета, термообработку, раскрой пакета и отделочные операции листов, перед первой прокаткой карточные заготовки нагревают до температуры на 50-150°С выше температуры полиморфного превращения, выдерживают в течение 15-50 мин и закаливают с охлаждением в воде, горячую прокатку пакета в кейсе, нагретом до температуры 650-750°С, первоначально осуществляют в продольном или поперечном направлении относительно направления прокатки исходной заготовки с суммарной степенью деформации 61-70%, а последующую горячую прокатку пакетов в кейсе осуществляют в направлении, перпендикулярном направлению первой прокатки пакета при тех же температурно-деформационных параметрах, после прокатки кейс подвергают отжигу при температуре 650-700°С с выдержкой 30-60 мин.
Нагрев карточных заготовок до температуры на 50-150°С выше температуры полиморфного превращения (до температуры существования β-фазы) с последующей закалкой в воду позволяет получить в структуре сплава игольчатый α'-мартенсит, толщиной не более 1 мкм. При последующем нагреве до 650-750°С и горячей прокатке со степенью деформации 61-70% игольчатый α'-мартенсит разрушается, превращаясь в α-фазу, которая деформируется с образованием строчечных включений, состоящих из мельчайших зерен, обеспечивающих получение очень мелкозернистой микроструктуры, которая улучшает сверхпластичность сплава.
Направление прокатки пакетов имеет существенное значение в формировании кристаллографической текстуры листов. Изменяя последовательность продольной и поперечной прокатки пакета (поворот на 90°) относительно направления прокатки исходной заготовки (сляба), можно получить различную кристаллографическую текстуру в листах и снизить анизотропию механических свойств.
Для опытного опробования предлагаемого способа изготовления листов, пригодных для СПД при температурах ниже 800°С, был подобран химический состав сплава Ti-6Al-4V в пределах требований спецификации ASM-Т-9046 с следующим содержанием компонентов, мас.%: 5,5-6,0 Аl; 4,0-4,5 V; 0,08-0,16 О2; 0,2-0,3 Fe; 0,06-0,1 Ni; 0,06-0,1 Сr; не более 0,005 С; не более 0,005 N, Ti - остальное.
Целью подбора химического состава сплава было максимально увеличить содержание β-фазы в сплаве путем увеличения содержания легирующих элементов, стабилизирующих β-фазу, что приводит к снижению температуры полиморфного превращения β-фазы в α-фазу, и, как следствие, снижение температуры, при которой устанавливается равное количество фаз (50% α-фазы и 50% β-фазы), необходимое для получения наилучших значений свойств сверхпластичности в сплаве, т.е. для снижения напряжения течения при СПД.
Из слитка с таким химическим составом были изготовлены листы размерами 2,23×915×1650 мм (пример 1) и 2,032×1219×3658 мм (пример 2). Температура полиморфного превращения (Тп.п.) сплава равна 940°С.
Пример 1.
Полосу толщиной 20 мм разрезали на карточки размером 1380×1120 мм. Карточки нагревали до температуры 1050°С (Тп.п.+110°С), выдерживали 30 мин и закаливали в воде. После удаления с поверхности газонасыщенного слоя и дефектов карточки укладывали в кейс, изготовленный из углеродистой стали. Собранный кейс нагревали до температуры 700°С и прокатывали в поперечном направлении относительно направления прокатки первоначальной заготовки (сляба) с суммарной степенью деформации 63% на толщину листа 7,2 мм. Затем карточки перекладывали в кейс для получения готового листа, вновь нагревали до температуры 700°С и прокатывали в направлении, перпендикулярном направлению первой прокатки пакета с суммарной степенью деформации 63%, до получения листов толщиной 2,4 мм. Далее кейс подвергали отжигу при температуре 650°С с выдержкой при этой температуре 60 мин.
Затем проводились обычные отделочные операции, включающие правку листов на ролико-правильной машине, шлифовку, травление, вырезку образцов для испытаний и обрезку листов на готовый размер. В результате были получены листы размерами 2,23×915×1650 мм.
Пример 2.
Листы размерами 2,032×1219×3658 мм производили по аналогии с примером 1 с использованием двойной пакетной прокатки. Отличие заключалось в изменении направления прокатки после закалки карточных заготовок на α'-мартенсит (первой прокатки). Пакет сначала прокатывался в продольном направлении относительно направления прокатки первоначальной заготовки (сляба), а затем в направлении, перпендикулярном направлению первой прокатки пакета.
Были проведены механические испытания образцов листов, полученных по примеру 1 и примеру 2. Результаты механических испытаний приведены в таблице.
Таблица | ||||||
Габариты листов, мм | вдоль направления прокатки | поперек направления прокатки | ||||
σ0,2, МПа | σв, МПа | относительное удлинение, % |
σ0,2, МПа | σв, МПа | Относительное удлинение, % | |
2,23×915×1650 | 978 | 1049 | 12,0 | 1071 | 1073 | 8,0 |
2,032×1219×3658 | 876 | 903 | 15,6 | 888 | 916 | 10,6 |
Микроструктура полученных листов приведена на фиг.1, где:
а) - микроструктура листов, полученных по примеру 1;
в) - микроструктура листов, полученных по примеру 2.
Анализ микроструктуры показал, что средний размер зерна α-фазы составляет менее 1 мкм, что существенно (в 3-5 раз) меньше, чем размер зерна серийно выпускаемых листов.
Образцы листов подвергли испытаниям в условиях сверхпластической деформации (СПД) при температуре 760°С при скорости деформации 3·10-4 сек-1. Результаты испытаний приведены на фиг.2.
Анализ результатов испытаний показал, что напряжение течения материала образцов серийных листов с размером зерна 6,0 мкм, испытанного при температуре 900°С, практически не отличается от напряжения течения материала листов с размером зерна 1,0 мкм, но испытанного при температуре 760°С (при истинной деформации=1,1 напряжение течения не превышает 35 МПа). Но при этом истинная деформация до разрушения образцов с размером зерна 1,0 мкм составляет 2,0 против 1,7 для образцов от серийно выпускаемых листов. Таким образом, полученные листы пригодны для СПД при температуре 760°С.
Снижение температуры СПД позволит значительно повысить стойкость штампов при проведении процесса сверхпластической штамповки и снизить расход электроэнергии при эксплуатации печей. Кроме того, уменьшение температуры нагрева листов перед сверхпластической штамповкой позволит уменьшить затраты на безвозвратные потери металла, связанные с очисткой поверхности детали после процесса штамповки от окалины и газонасыщенного слоя. Безвозвратные потери металла снизятся в 3-10 раз в зависимости от условий проведения СПД.
Claims (1)
- Способ изготовления тонких листов из высокопрочных титановых сплавов, включающий подготовку карточных заготовок, сборку пакета в стальном кейсе, нагрев и горячую прокатку пакета, термообработку, раскрой пакета и отделочные операции листов, отличающийся тем, что перед первой прокаткой карточные заготовки нагревают до температуры на 50-150°С выше температуры полиморфного превращения, выдерживают в течение 15-50 мин и закаливают с охлаждением в воде, горячую прокатку пакета в кейсе, нагретом до температуры 650-750°С, первоначально осуществляют в продольном или поперечном направлении относительно направления прокатки исходной заготовки с суммарной степенью деформации 61-70%, а последующую горячую прокатку пакета в кейсе осуществляют в направлении, перпендикулярном направлению первой прокатки пакета при тех же температурно-деформационных параметрах, после прокатки кейс подвергают отжигу при температуре 650-700°С с выдержкой 30-60 мин.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003125891/02A RU2243833C1 (ru) | 2003-08-25 | 2003-08-25 | Способ изготовления тонких листов из высокопрочных титановых сплавов |
EP04775265A EP1658389B1 (en) | 2003-08-25 | 2004-08-25 | Method for manufacturing thin sheets of high-strength titanium alloys |
PCT/RU2004/000330 WO2005019489A1 (en) | 2003-08-25 | 2004-08-25 | Method for manufacturing thin sheets of high-strength titanium alloys |
DE602004011531T DE602004011531T2 (de) | 2003-08-25 | 2004-08-25 | Verfahren zur herstellung von dünnen blechen aus hochfesten titanlegierungen |
US11/351,533 US7708845B2 (en) | 2003-08-25 | 2006-02-10 | Method for manufacturing thin sheets of high strength titanium alloys description |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003125891/02A RU2243833C1 (ru) | 2003-08-25 | 2003-08-25 | Способ изготовления тонких листов из высокопрочных титановых сплавов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2243833C1 true RU2243833C1 (ru) | 2005-01-10 |
RU2003125891A RU2003125891A (ru) | 2005-02-27 |
Family
ID=34881898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003125891/02A RU2243833C1 (ru) | 2003-08-25 | 2003-08-25 | Способ изготовления тонких листов из высокопрочных титановых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2243833C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2566691C2 (ru) * | 2011-04-22 | 2015-10-27 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Титановый сляб для применения в горячей прокатке и способ его получения |
RU184621U1 (ru) * | 2017-11-27 | 2018-11-01 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Пакет для прокатки тонких листов |
WO2018199791A1 (ru) | 2017-04-25 | 2018-11-01 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Листовой материал на основе титанового сплава для низкотемпературной сверхпластической деформации |
CN115971249A (zh) * | 2022-12-09 | 2023-04-18 | 浙江申吉钛业股份有限公司 | 一种超薄tc4钛合金板材的制备方法 |
-
2003
- 2003-08-25 RU RU2003125891/02A patent/RU2243833C1/ru active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2566691C2 (ru) * | 2011-04-22 | 2015-10-27 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Титановый сляб для применения в горячей прокатке и способ его получения |
WO2018199791A1 (ru) | 2017-04-25 | 2018-11-01 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Листовой материал на основе титанового сплава для низкотемпературной сверхпластической деформации |
RU184621U1 (ru) * | 2017-11-27 | 2018-11-01 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Пакет для прокатки тонких листов |
CN115971249A (zh) * | 2022-12-09 | 2023-04-18 | 浙江申吉钛业股份有限公司 | 一种超薄tc4钛合金板材的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003125891A (ru) | 2005-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7708845B2 (en) | Method for manufacturing thin sheets of high strength titanium alloys description | |
Semiatin et al. | The thermomechanical processing of alpha/beta titanium alloys | |
RU2317174C2 (ru) | Изотермическая ковка на воздухе суперсплавов на основе никеля | |
EP2324137B1 (en) | Process for forming aluminium alloy sheet components | |
CN105839039B (zh) | 一种均匀组织的TiAl合金板材的制备方法 | |
WO2021219056A1 (zh) | 一种高强度不锈钢转子及其制备方法 | |
CN106955893A (zh) | 一种超塑成形用sp700钛合金薄板的加工方法 | |
RU2555267C2 (ru) | Способ изготовления тонких листов из двухфазного титанового сплава и изделие из этих листов | |
JP2001518140A (ja) | アルミニウムシートの製造法 | |
RU2478448C2 (ru) | Способ изготовления тонких листов из труднодеформируемых титановых сплавов | |
RU2522252C1 (ru) | Способ изготовления тонких листов | |
RU2243833C1 (ru) | Способ изготовления тонких листов из высокопрочных титановых сплавов | |
CN111876700B (zh) | 一种粉末冶金铝合金冷轧板材的热处理工艺 | |
RU2250806C1 (ru) | Способ изготовления тонких листов из высокопрочных титановых сплавов | |
CN109487102B (zh) | 一种超塑成形用铝镁钪合金板材的制备方法 | |
RU2675011C1 (ru) | Способ изготовления плоских изделий из гафнийсодержащего сплава на основе титана | |
RU2691471C1 (ru) | Способ изготовления листового проката из титанового сплава марки вт8 | |
RU2335571C2 (ru) | Способ изготовления плит из титановых сплавов | |
RU2445399C1 (ru) | Способ изготовления плоского профиля из гафния | |
EP0484577B1 (en) | Process for enhancing physical properties of aluminum-lithium workpieces | |
RU2318913C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИСТОВ ИЗ β-ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | |
RU2635650C1 (ru) | Способ термомеханической обработки высоколегированных псевдо-β титановых сплавов, легированных редкими и редкоземельными металлами | |
RU2224047C1 (ru) | Способ изготовления листовых полуфабрикатов из титановых сплавов | |
CN114472770B (zh) | 一种gh141合金大圆棒材锻造工艺 | |
RU2805951C1 (ru) | Ротор из высокопрочной нержавеющей стали и способ его изготовления |