Спосіб виготовлення трубних виробів з цирконієвих сплавів (варіанти)

1 Спосіб виготовлення трубних виробів з бінарних цирконієвих сплавів який включає виготовлення зливка, його попередню бетадеформаційну обробку до одержання вихідної заготовки, одержання трубної заготовки шляхом гарячого формування вихідної заготовки при температурі існування альфа-цирконію, холодне деформування трубної заготовки з проміжними відпалами при температурі існування альфацирконію та доводку її до готового виробу, який відрізняється тим, що холодну деформацію труб проводять з сумарною витяжкою ц^ > 100 - для готових виробів і д 2 100 - для готових виробів та д 2 < 50 - для трубних напівфабрикатів типу TREX або SUPER TREX, причому на першій стадії холодної деформації витяжка |І < 2,0 , а остаточний відпал здійснюють при температурі існування альфа-цирконію, де Винахід належить до галузі металурги, до прокатного виробництва і призначений, зокрема, для виготовлення напівфабрикатів та готових виробів з цирконієвих сплавів. витяжка (І 100 - для одержання готових виробів трубних напівфабрикатів типу SUPER-TREX, TREX, причому на першій стадії прокатки труб витяжка u < 2,0, а остаточний відпал труб проводять при температурі існування аЛЬфа-ЦИрКОНІЮ, ДЄ U = S 3 ar/S T p, Saar - ПЛОЩЭ поперечного перерізу заготовки під прокатку, STp - площа поперечного перерізу прокатаної труби, Ml = Senxaar/SroTTp, ДЄ Senxaar " ПЛОЩЭ поперечного перерізу заготовки під першу прокатку, Srorrp - площа поперечного перерізу готової труби після останнього прокату В тому разі, коли потрібно одержати труби готового розміру або напівфабрикати типу SUPER-TREX, TREX з багатокомпонентних цирконієвих сплавів, коли потрібно одержання виробів підвищеної якості (з орієнтацією гідридів Fn 100, за рахунок високого ступеня проробки металу, дозволяє одержати готові вироби з однорідним структурним станом по довжині та перерізу Запропоноване обмеження значення витяжки на першій стадії прокатки призводить до того, що сколювальне напруження, яке виникає при деформації заготовок на станах холодної прокатки труб, значно нижче значень межі МІЦНОСТІ цирконієвих сплавів, які пройшли вищезгадану термічну обробку, як багатокомпонентних, так і більш пластичних бінарних, внаслідок чого, сплави деформуються без порушення ЦІЛІСНОСТІ На наступних стадіях прокатки витяжка збільшується у зв'язку із 53696 зростанням пластичності сплавів після першої стадії прокатки та подальшого відпалу В разі одержання трубних напівфабрикатів типу SUPER-TREX або TREX, сумарна витяжка при холодній прокатці може бути рі < 50 (тому, що напівфабрикати, як правило, одержують за 1 З ходи холодної прокатки, на відміну від труб готового розміру, де КІЛЬКІСТЬ ходів може досягати 5 - 8, та з урахуванням обмежень по витяжці на першій стадії холодної прокатки р < 2,0) Проведення загартування трубних заготовок після гарячого формування при температурі, яка на ЗО - 60°С перевищує температуру точки переходу сплаву з проміжної стадм (альфа + бета) - області в бета - область цирконію, механічної обробки та відпуску загартованої заготовки при температурі існування альфацирконію забезпечує повну фазову перекристалізацію сплавів з приведенням їх в структурний стан мартенситного типу з дрібнозернистою (розмір зерна 0,16 - 0,22мм) макроструктурою та з максимальним диспергуванням інтерметалідних та домішкових фаз, з фіксуванням у пересиченому твердому розчині домішкових та легуючих елементів (фіг 1) Крім того, запропонована термічна обробка забезпечує більш ніж дворазовий запас пластичності сплавів для першої стадії холодної прокатки, відносно відомого способу (Таблиця crop 10), а в сполученні з обмеженням значення витяжки на першій стадії холодної прокатки передвизначає проведення холодної деформації без мікро та макроруйнувань (фіг 2) Деформаційна та термічна обробки, що заявляються, дозволяють одержати рівномірний структурний стан по довжині та перерізу пресованої заготовки (фіг 4) У відомих способах пресована заготовка має неоднорідний структурний стан по довжині та перерізу (фіг 3) через особливості процесу пресування (И Л Перлин, Л X Райтбарг Теория прессования металлов Москва Металлургия 1975), [6], що зберігається аж для труб готового розміру Механічна обробка загартованої трубної заготовки забезпечує вилучення поверхневого окисленого та газонасиченого шару, який утворюється після загартування і одночасно дозволяє усунути дефекти на ЗОВНІШНІЙ та внутрішній поверхнях заготовки, які з'являються в процесі гарячого формування Покращення якості заготовки приводить до того, що пластичні властивості металу не знижуються (Г В Филимонов, ОА Никишов Прокатка циркониевых труб, Москва Металлургия 1988 ) [7] та виключаються умови порушення ЦІЛІСНОСТІ через поверхневі дефекти при подальшій холодній деформації Винахід, що заявляється пояснюється ілюстраціями, де на фіг 1 зображена макроструктура труби з сплаву Zr-1,0Nb-1,5Sn0,4Fe після операцій загартування, механічної обробки та відпуску по способу, що заявляється На фіг 2 - макроструктура труби, одержаної способом, що заявляється, із сплаву Zr-1,0 Nb1,5Sn-0,4Fe після першого прокату та відпалу На фіг 3 - зображена мікроструктура труби із сплаву Zr-1,0Nb після операції пресування та відпалу (існуючий спосіб) На фіг 4 - зображена мікроструктура труби із сплаву Zr-1,0Nb після операцій пресування, загартування, механічної обробки та відпуску (спосіб, що заявляється) Варіанти здійснення способу Варіант 1 Одержання трубних напівфабрикатів типу TREX із цирконієвого сплаву Zr-1 ,ONb Зливок піддавали гарячій обробці на ковочному молоті при температурі існування бета-цирконію Заготовку після механічної обробки піддавали гарячому пресуванню в гільзу в температурному інтервалі 580-650°С Одержану гільзу піддавали холодній деформаци на стані холодної прокатки труб за три стадії до одержання трубного напівфабрикату готового розміру з сумарною витяжкою pz = ЗО, з витяжкою на першій стадії прокатки р = 1,9 Проміжні та остаточну термообробки напівфабрикатів проводили в температурному діапазоні 560 600°С Варіант 2 Одержання труб з цирконієвого сплаву Zr-1,0Nb Зливок піддавали гарячій обробці в заготовку на стані гвинтової прокатки при температурі існування бета-цирконію, після механічної обробки заготовку піддавали гарячому пресуванню в гільзу, в температурному діапазоні 580 - 650°С Одержану гільзу піддавали загартуванню при температурі 910-940°С, механічній обробці та подальшому відпуску при температурі 560 - 580°С Відпущену заготовку піддавали шестистадійній холодній деформації з проміжними термообробками до одержання готового розміру з сумарною витяжкою рі = 313, з витяжкою на першій стадії прокатки р = 1,9 Проміжні та остаточну термообробки напівфабрикатів проводили в температурному діапазоні 560 - 600°С Варіант 3 Одержання трубних напівфабрикатів типу SUPER-TREX з цирконієвого сплаву Zr-1,0Nb-1,5Sn-0,4Fe Зливок піддавали гарячій обробці в заготовку на стані гвинтової прокатки при температурі існування бета-цирконію Заготовку після механічної обробки піддавали гарячому пресуванню в гільзу в температурному інтервалі 600 - 650°С Одержану гільзу піддавали загартуванню при температурі 930 - 960°С, механічній обробці та подальшому відпуску при температурі 560 - 600°С Відпущену заготовку піддавали холодній деформації на стані холодної прокатки труб за дві стадії до одержання трубного напівфабрикату готового розміру з сумарною витяжкою pz = 20, з витяжкою на першій стадії прокатки р = 1,75 Проміжну та остаточну термообробку напівфабрикатів проводили в температурному діапазоні 540 600°С Варіант 4 Одержання труб з цирконієвого сплаву Zr-1,0 Nb-1,5Sn-0,4Fe Зливок піддавали гарячій обробці в заготовку на стані гвинтової прокатки при температурі існування бета-цирконію, після механічної 53696 обробки заготовку піддавали гарячому пресуванню в гільзу, в температурному інтервалі 650 - 750°С Одержану гільзу піддавали загартуванню при температурі 930 - 960°С, механічній обробці та подальшому відпуску при температурі 580 - 600°С Відпущену заготовку піддавали п'ятистадійній холодній деформації з проміжними термообробками до одержання труб готового розміру з сумарною витяжкою рі = 165, з витяжкою на першій стадії р = 1,75 Проміжні та остаточну термообробки труб проводили в температурному діапазоні 540 - 620°С З наведених прикладів одержання труб по способу, що заявляється, та прикладів одержання аналогічних виробів по існуючому способу видно, що спосіб, який заявляється, 8 забезпечує одержання виробів з багатокомпонентних та бінарних сплавів без руйнувань та більш високої якості Крім того, по способу, що заявляється, на відміну від існуючого способу можна одержати вироби з різних цирконієвих сплавів, від бінарних до багатокомпонентних Даний спосіб поширюється і на більшу номенклатуру виробів, ніж існуючий, що наочно доводиться одержаними значеннями сумарної витяжки при холодній прокатці труб, до рі = 313 по способу, що заявляється, та \iz < 50 по існуючому На цей час на AT "Ненецький механічний завод" проходять дослідно-промислові іспити по виготовленню виробів з напівфабрикатів з цирконієвих сплавів з використанням способу Таблиця Властивості напівфабрикатів та готових труб, одержаних по способу, що заявляється, та по існуючому способам Властивості напівфабрикатів Наявність Ударна в'язкість мікротріщин після Варіанти трубної заготовки першої холодної перед першою прокатки холодною прокаткою, кДж/м НІ 1 870+ 15 НІ 2 720 + 15 575+ 15 НІ 3 4 НІ 575+ 15 Існуючий 170 + 15 так спосіб Існуючий так 230+15 спосіб Властивості готових труб Розмір основної маси часток інтерметалідів, мкм Властивості готових труб Подовження в осьовому напрямку, % Властивості готових труб Зростання ваги у воді автоклава, мг/дм Іспити при 400°С, 72 год 0,1 0,1 0,13 52,0 49,5 41,0 46,8 38,0 14,0 13,5 17,7 18,0 19,6 + 0,9 0,1 47,0 18,0 + 0,8 |,М!Ф лохвьоц 01. 969Є9 11 53696 12 Внутрішня сторона Зовнішня сторона Фіг. 2 13 53696 Перед пресуванням Після пресування Фіг. З 14 15 53696 Перед пресуванням as£2 Після пресування Фіг. 4 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044) 236 - 47 - 24 16