RU2192328C2 - Method for making expanded ring blanks of high-alloy nickel alloys - Google Patents

Method for making expanded ring blanks of high-alloy nickel alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2192328C2
RU2192328C2 RU2000107449A RU2000107449A RU2192328C2 RU 2192328 C2 RU2192328 C2 RU 2192328C2 RU 2000107449 A RU2000107449 A RU 2000107449A RU 2000107449 A RU2000107449 A RU 2000107449A RU 2192328 C2 RU2192328 C2 RU 2192328C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heating
temperature
rolling
deformation
blanks
Prior art date
Application number
RU2000107449A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000107449A (en
Inventor
Н.М. Рябыкин
Ю.В. Процив
Original Assignee
Рябыкин Николай Михайлович
Процив Юрий Васильевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рябыкин Николай Михайлович, Процив Юрий Васильевич filed Critical Рябыкин Николай Михайлович
Priority to RU2000107449A priority Critical patent/RU2192328C2/en
Publication of RU2000107449A publication Critical patent/RU2000107449A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2192328C2 publication Critical patent/RU2192328C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely manufacture of expanded ring blanks. SUBSTANCE: method comprises steps of subjecting initial blanks-washers before heating them to deep overageing; applying heat insulation coating upon them; heating for expanding at (950-1000)C during 1-2 hours. The whole process of deformation of blank-washers is divided by two-three transitions. Overageing, heat insulation and heating for expanding are performed before each transition. Temperature rise before beginning reaging is realized gradually by three stages. At first transition deformation is realized by (20-30)%, at second transition - by (30-40)%, at third transition - by 40% and more. Sizing of expanded blanks and their expanding are realized for overaged blanks. Method provides enhanced quality of ring blanks of high-alloy nickel alloys with quantity of γ′-phase exceeding 25% due to elimination of blank cracking. EFFECT: high-quality expanded ring blanks with uniform fine grain structure. 6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления кольцевых заготовок для деталей газотурбинных двигателей, и может найти применение в отраслях промышленности, где изготавливаются различные кольцеобразные изделия из стареющих никелевых сплавов, в особенности - из сплавов с количеством γ′-фазы более 25%. The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to methods for manufacturing ring blanks for parts of gas turbine engines, and can find application in industries where various ring-shaped products are made from aging nickel alloys, in particular from alloys with a γ′-phase amount of more than 25 %

Известен способ изготовления кольцевых заготовок из горячекатаных профилей стареющих никелевых сплавов, содержащий изготовление сварных колец прямоугольного сечения, теплую раскатку их в условиях, близких к изотермическим, обеспечиваемых посредством регулирования деформационного тепловыделения за счет дозирования степени и скорости деформации, до получения простых или фигурных сечений со степенью деформации не менее 10% после двухступенчатого нагрева в интервале температур гетерогенного состояния, горячую или холодную калибровку и последующую термообработку, режимы которой определяются параметрами раскатки [1]. При этом основным достоинством горячей калибровки является возможность большей степени деформации за один переход (до 1-5%), чем в случае холодной калибровки (до 1-2%). Основным достоинством холодной калибровки является получение наиболее высокой точности кольцевых заготовок по диаметру. A known method of manufacturing annular blanks from hot-rolled profiles of aging nickel alloys, comprising the manufacture of welded rings of rectangular cross section, their warm rolling under conditions close to isothermal, provided by controlling the heat generation by dosing the degree and speed of deformation, to obtain simple or curly sections with a degree strain of at least 10% after two-stage heating in the temperature range of a heterogeneous state, hot or cold calibration and subsequent heat treatment, the modes of which are determined by the rolling parameters [1]. The main advantage of hot calibration is the possibility of a greater degree of deformation in one transition (up to 1-5%) than in the case of cold calibration (up to 1-2%). The main advantage of cold calibration is to obtain the highest accuracy of ring blanks in diameter.

Недостаток этого способа - невозможность его применения для стареющих никелевых сплавов с количеством γ′-фазы свыше 25% вследствие низкой начальной пластичности и ограниченной возможности деформации их за один нагрев, а также из-за непригодности их к сварке. The disadvantage of this method is the impossibility of its use for aging nickel alloys with a γ′-phase amount of more than 25% due to the low initial ductility and the limited possibility of their deformation during one heating, as well as due to their unsuitability for welding.

Известен способ изготовления раскатных кольцевых заготовок из стареющих никелевых сплавов, включающий изготовление исходных колец прямоугольного сечения, сварных или бесшовных, теплую двухпереходную раскатку в условиях, близких к изотермическим обеспечиваемых посредством регулирования деформационного тепловыделения за счет дозирования степени и скорости деформаций, до получения простых или фигурных сечений со степенью деформации не менее 20% после двухступенчатого нагрева в интервале температур гетерогенного состояния и последующие калибровку и термообработку, причем первый переход раскатки осуществляется со степенью деформации 20-30%, а при втором, после дополнительного нагрева при тех же условиях, что и перед первым переходом, раскатывают до получения параметров сечения и диаметра готовых изделий [2] (прототип). A known method of manufacturing rolled annular blanks from aging nickel alloys, including the manufacture of the original rings of rectangular cross section, welded or seamless, a warm two-junction rolling under conditions close to isothermal provided by controlling the deformation heat by metering the degree and speed of deformation, to obtain simple or shaped sections with a degree of deformation of at least 20% after two-stage heating in the temperature range of a heterogeneous state and the subsequent calibration and heat treatment, and the first rolling transition is carried out with a degree of deformation of 20-30%, and during the second, after additional heating under the same conditions as before the first transition, they are rolled to obtain the parameters of the cross section and diameter of the finished products [2] (prototype )

Недостаток этого способа - невозможность его применения для стареющих сплавов с количеством γ′-фазы свыше 25% вследствие невозможности приведения таких сплавов в термостабильное в гетерогенной области температур перестаренное состояние в нагревательной печи под раскатку посредством совмещения ступенчатого нагрева и охлаждения с целью необходимого выделения фаз с нагревом под раскатку, вследствие чего происходит трещинообразование. The disadvantage of this method is the impossibility of its use for aging alloys with a γ′-phase amount of more than 25% due to the impossibility of bringing such alloys into a heat-stable overheated state in a heterogeneous temperature range by combining stepwise heating and cooling in order to select phases with heating under rolling, resulting in cracking.

Сплавы с количеством γ′-фазы свыше 25% не используются для изготовления изделий с применением сварки, поэтому сварных заготовок под раскатку из них изготовить нельзя. Изготовление бесшовных заготовок под раскатку также сопряжено с большими трудностями, особенно в стадии прошивки и разгонки: образуется большое количество трещин, в т.ч. крупных (это зависит прежде всего от массы заготовок и от соотношения высоты и диаметра прутка мерной длины и размеров конечного изделия кольца). Как правило, в особо неблагоприятных случаях соотношений указанных параметров исходной заготовки и конечного изделия после осадки вместо прошивки и разгонки используются сверление необходимого отверстия и, при необходимости, обточка по наружному диаметру. Однако для колец массой менее 30-40 кг (это зависит еще и от соотношений параметров исходной заготовки и конечного изделия) используются осадка, прошивка и разгонка (иногда с небольшой проточкой по внутреннему диаметру для удаления мелких трещин). Эти операции по сравнению с осадкой сверлением и обточкой более предпочтительны потому, что при их использовании меньше металла уходит в шихту: при сверлении 100% металла из зоны, образующей отверстие, уходит в виде стружки в шихту, а при прошивке - только 15-30% объема указанной зоны в виде "выдры". Alloys with a γ′-phase amount of more than 25% are not used for the manufacture of products using welding, therefore, welded billets for rolling cannot be made from them. The manufacture of seamless blanks for rolling is also fraught with great difficulties, especially at the stage of flashing and overclocking: a large number of cracks are formed, including large (this depends primarily on the mass of the workpieces and on the ratio of the height and diameter of the bar of measured length and size of the final ring product). As a rule, in especially unfavorable cases of the ratios of the specified parameters of the initial billet and the final product after upsetting, instead of flashing and distillation, drilling of the required hole and, if necessary, turning around the outer diameter are used. However, for rings weighing less than 30-40 kg (this also depends on the ratio of the parameters of the initial billet and the final product), sludge, flashing and acceleration are used (sometimes with a small groove in the inner diameter to remove small cracks). These operations are more preferable to drilling and turning when they are used, so less metal goes into the charge: when drilling 100% of the metal from the zone forming the hole, it goes into the charge in the form of chips, and only 15-30% when flashing volume of the specified zone in the form of an otter.

Положение с трещинообразованием усугубляется еще и тем, что, как правило, с трудом полученные исходные заготовки для раскатки из указанных сплавов с массивными сечениями уже в стадии прогрева их после посадки в печь с температурами свыше ~ 1050oС склонны к трещинообразованию в результате "термического удара" по внутренней поверхности исходных заготовок (т.к. именно на внутренней поверхности их аккумулируются в стадии прогрева максимальные термические напряжения [3] ). Трещины при этом имеют явно выраженный межзеренный характер [4]. Кроме того, при переносе нагретых заготовок из таких сплавов с возможностью выделения большого количества γ′-фазы от печи к стану происходит дополнительный распад из-за частичного понижения температуры перед началом раскатки с выделением мелкодисперсных частиц, резко понижающих пластичность и повышающих возможность трещинообразования.The situation with cracking is further aggravated by the fact that, as a rule, the difficultly obtained initial billets for rolling from the indicated alloys with massive sections are already at the stage of heating them after being put into the furnace with temperatures above ~ 1050 o С, they are prone to cracking as a result of "thermal shock "along the inner surface of the initial billets (since it is on their inner surface that the maximum thermal stresses are accumulated during the heating stage [3]). Cracks in this case have a pronounced intergranular nature [4]. In addition, during the transfer of heated preforms from such alloys with the possibility of separating a large amount of the γ′-phase from the furnace to the mill, additional decomposition occurs due to a partial decrease in temperature before rolling, with the release of fine particles that sharply reduce ductility and increase the possibility of crack formation.

Калибровка указанных раскатных заготовок по диаметру осуществляется после нагревов при высоких температурах (1100-1140oС) и так же, как и раскатка, сопровождается интенсивным трещинообразованием, поэтому производится в несколько переходов до 0,5-1,5%.Calibration of these rolled blanks by diameter is carried out after heating at high temperatures (1100-1140 o C) and, like rolling, is accompanied by intense cracking, therefore, it is made in several transitions up to 0.5-1.5%.

Технический результат изобретения:
обеспечение возможности 3-переходной деформации без трещин (с повышением допустимой степени ее от перехода к переходу) исходных заготовок из стареющих никелевых сплавов с количеством γ′-фазы свыше 25%;
- предотвращение трещинообразования из-за "термического удара" и из-за понижения пластичности за счет дополнительного распада при переносе заготовок от печи к стану;
- обеспечение сохранения температуры начала деформации, близкой к температуре нагрева под раскатку;
- предотвращение трещинообразования при калибровке, расширение допустимого диапазона деформации при ней, использование, при необходимости, более точной калибровки в холодном состоянии;
- формирование однородной мелкозернистой структуры и, как следствие, высокого и стабильного уровня механических свойств.
The technical result of the invention:
providing the possibility of 3-transitional deformation without cracks (with an increase in its permissible degree from transition to transition) of the initial blanks from aging nickel alloys with the amount of γ′-phase exceeding 25%;
- prevention of cracking due to "thermal shock" and due to a decrease in ductility due to additional decay during the transfer of workpieces from the furnace to the mill;
- ensuring the preservation of the temperature of the onset of deformation close to the temperature of heating under rolling;
- preventing crack formation during calibration, expanding the allowable range of deformation during it, using, if necessary, more accurate calibration in the cold state;
- the formation of a homogeneous fine-grained structure and, as a consequence, a high and stable level of mechanical properties.

Указанный технический результат достигается тем, что исходные заготовки перед нагревом под раскатку переводят в перестаренное состояние в печи для термообработки за счет нагрева в течение 0,5-2,0 ч и температуре, на 10-30oС выше температуры растворения γ′-фазы данного сплава, медленного охлаждения с печью со скоростью 0,5-1,0 град/мин до температуры 1000-950oС и выдержки при этой температуре в течение 3-10 ч с последующим охлаждением на воздухе, а нагрев под раскатку производят в нагревательной печи при 950-1000oС в течение 1-2 ч. Указанная термообработка перед нагревом под раскатку позволяет сформировать пилообразное (зубчатое) строение границ зерен в заготовках перед раскаткой, обусловливает полное предотвращение склонности их к трещинообразованию при последующей деформации и повторных нагревах. Нагрев заготовок под раскатку при температурах 950-1000oС является оптимальным. При нагревах свыше 1000oС сплав становится менее перестаренным, а следовательно, и менее термостабильным, что отрицательно сказывается на деформируемости. Нагревы заготовок под раскатку ниже 950oС обусловливают существенное падение уровня начальной пластичности и повышение сопротивления деформации, из-за чего затрудняется реализация процесса раскатки.The specified technical result is achieved by the fact that the initial preforms are converted into an overdone state in the furnace for heat treatment before heating for rolling by heating for 0.5-2.0 hours and a temperature 10-30 ° C higher than the temperature of dissolution of the γ′-phase of this alloy, slow cooling with a furnace at a speed of 0.5-1.0 deg / min to a temperature of 1000-950 o C and holding at this temperature for 3-10 hours, followed by cooling in air, and heating under rolling is carried out in a heating furnace at 950-1000 o C for 1-2 hours. Specified heat treatment Before heating under rolling, it allows you to form a sawtooth (toothed) structure of the grain boundaries in the blanks before rolling, which completely prevents their tendency to crack during subsequent deformation and repeated heating. Heating blanks for rolling at temperatures of 950-1000 o C is optimal. When heated above 1000 o C, the alloy becomes less overdeveloped, and therefore less thermo-stable, which negatively affects deformability. Heating of blanks for rolling below 950 o With cause a significant drop in the level of initial ductility and increased resistance to deformation, which makes it difficult to implement the process of rolling.

Выбор температуры нагрева под раскатку в интервале 1000-950oС сопровождается следующими соображениями:
- чем ниже выбранная в пределах указанного интервала температура, тем меньше вероятность трещинообразования в процессе раскатки и тем мельче и однородней структура в готовой продукции после полной термообработки, однако нагрузка на стан при этом наибольшая (из-за более высокого сопротивления деформированию), а пластичность несколько понижается;
- чем выше выбранная в пределах указанного интервала температура, тем меньше нагрузка на стан и выше начальная пластичность; однако формирующаяся в готовой продукции после раскатки, калибровки и полной термообработки структура становится несколько более крупнозернистой и менее однородной, чем в случае использования более низких температур указанного интервала.
The choice of heating temperature for rolling in the range of 1000-950 o With is accompanied by the following considerations:
- the lower the temperature selected within the specified interval, the less the likelihood of cracking during rolling and the finer and more homogeneous the structure in the finished product after complete heat treatment, however, the load on the mill is greatest (due to higher deformation resistance), and the plasticity is somewhat goes down;
- the higher the temperature selected within the specified interval, the lower the load on the mill and the higher the initial ductility; however, the structure formed in the finished product after rolling, calibration, and complete heat treatment becomes somewhat coarser and less uniform than when lower temperatures of this range are used.

Предотвращение трещинообразования от воздействия "термического удара" при резких нагревах до температур свыше ~ 1050oС обеспечивается за счет того, что выход на температуру на 10-30oС выше температуры полного растворения γ′-фазы используемого сплава перед переводом его в перестаренное состояние осуществляется в три стадии: первая - нагрев до 700±50oС, ~ 1 ч, вторая - дальнейший нагрев до 950±50oС, ~ 1 ч и третья - до температуры, на 10-30oС выше температуры полного растворения γ′-фазы используемого сплава.Prevention of cracking from the effects of "thermal shock" during sudden heating to temperatures above ~ 1050 o C is ensured by the fact that the temperature reaches 10-30 o C higher than the temperature of complete dissolution of the γ′-phase of the alloy used before transferring it to overdone in three stages: the first is heating to 700 ± 50 o C, ~ 1 h, the second is further heating to 950 ± 50 o C, ~ 1 h and the third to a temperature 10-30 o C above the temperature of complete dissolution γ ′ - phases of the alloy used.

Предотвращение трещинообразования из-за понижения пластичности от дополнительного распада и из-за понижения пластичности в результате подстуживания на 40-70oС обеспечивается тем, что на исходные кольца после перестаривания перед нагревом под раскатку наносят теплоизолирующее покрытие (например, наклеивается асботкань). Это покрытие существенно понижает (сводит до минимума) теплопотери нагретых под раскатку заготовок при транспортировке их от печи к стану.The prevention of cracking due to a decrease in ductility from additional decomposition and due to a decrease in ductility as a result of cooling by 40-70 ° C is ensured by the fact that after overcooking, heat-insulating coating is applied to the original rings after overcooking before rolling, for example, asbotkan is glued. This coating significantly reduces (minimizes) the heat loss of billets heated for rolling during transportation from the furnace to the mill.

Предотвращение трещинообразования из-за понижения пластичности от дополнительного распада и из-за понижения пластичности в результате подстуживания на 40-70oС обеспечивается тем, что на исходные кольца после перестаривания перед нагревом под раскатку наносят теплоизолирующее покрытие (например, асботкань). Это покрытие существенно понижает (сводит до минимума) теплопотери нагретых под раскатку заготовок при транспортировке их от печи к стану.The prevention of cracking due to a decrease in ductility from additional decomposition and due to a decrease in ductility as a result of stirring by 40-70 ° C is ensured by the fact that heat-insulating coatings (e.g. asbotkan) are applied to the original rings after overcooking before rolling. This coating significantly reduces (minimizes) the heat loss of billets heated for rolling during transportation from the furnace to the mill.

Деформационные возможности заготовок из стареющих никелевых сплавов с количеством γ′-фазы свыше 25% существенно повышаются за счет разделения процесса раскатки на 3 перехода (в зависимости от размеров сечения и конечного диаметра), причем допустимый степенной интервал каждого из них (при переходе от одного к другому) плавно нарастает за счет проявления более выраженной зубчатости границ зерен, а также за счет выравнивания размеров самих зерен, средняя величина которых от перехода к переходу плавно уменьшается, и выравнивания размеров укрупняющихся за счет перестаривания частиц γ′-фазы. The deformation capabilities of workpieces made of aging nickel alloys with a γ′-phase amount of more than 25% are significantly increased due to the separation of the rolling process into 3 transitions (depending on the cross-sectional size and final diameter), and the allowable power interval of each of them (when switching from one to to another) gradually increases due to the manifestation of a more pronounced serration of the grain boundaries, as well as due to the alignment of the sizes of the grains themselves, the average value of which from the transition to the transition gradually decreases, and the alignment of the sizes upnyayuschihsya due to overaging particles γ'-phase.

С учетом указанного изменения деформируемости заготовок весь процесс раскатки, например колец большого диаметра, разделяется на три перехода, первый из которых проводится на степень 20-30%, второй - на 30-40%, а третий на 40% и более. При этом следует иметь в виду, что если диаметр у конечного изделия небольшой и для его получения необходима деформация всего на 20-30%, то раскатка, естественно, проводится всего за один переход. В три перехода раскатываются кольца большого диаметра с большой суммарной деформацией (свыше ≈ 60%). В промежуточных ситуациях раскатка проводится в два перехода. Например, при исходной толщине сечения заготовки для кольца в 100 мм после раскатки на ~ 30% она становится равной 70 мм, а после раскатки во втором переходе на 30-40% (от 70 мм) она будет равна 49-42 мм (т.е. общая деформация при этом будет равна 51-58%, а не 60-70%, как это кажется на первый взгляд). Таким образом, при общей деформации до 20-30% раскатка проводится в один переход, до 50-60% в два перехода, во всех других случаях в три перехода. Taking into account the indicated change in the deformability of the workpieces, the entire rolling process, for example, rings of large diameter, is divided into three transitions, the first of which is carried out at a degree of 20-30%, the second at 30-40%, and the third at 40% or more. It should be borne in mind that if the diameter of the final product is small and deformation of only 20-30% is necessary to obtain it, then rolling out, of course, is carried out in just one transition. In three transitions, rings of large diameter with a large total deformation (over ≈ 60%) are rolled out. In intermediate situations, the rolling is carried out in two transitions. For example, at an initial thickness of the blank section for a ring of 100 mm after rolling by ~ 30%, it becomes equal to 70 mm, and after rolling in the second transition by 30-40% (from 70 mm), it will be 49-42 mm (t. e. the total deformation in this case will be equal to 51-58%, and not 60-70%, as it seems at first glance). Thus, with a total deformation of up to 20-30%, the rolling is carried out in one transition, up to 50-60% in two transitions, in all other cases in three transitions.

Нарастание деформационных возможностей раскатываемых заготовок от перехода к переходу обеспечивается также тем, что перестаривание и нанесение теплоизолирующего покрытия производят перед каждым нагревом на каждый переход раскатки. The increase in the deformation capabilities of the rolled blanks from transition to transition is also ensured by the fact that overcooking and applying a heat-insulating coating is performed before each heating for each rolling transition.

Для того чтобы уменьшить распад (и, как следствие, охрупчивание) в процессе калибровки из-за интенсивного охлаждения от соприкосновения с массивной калибровочной оснасткой, саму калибровку проводят не после высокотемпературного нагрева при 1100-1140oС (как это делается в преимущественном большинстве случаев), а тоже, как и раскатку, после перестаривания, за счет использования такой же ступенчатой термообработки, как и перед раскаткой, и так же, как и при раскатке, используется теплоизолирующее покрытие. Т. е. перед калибровкой раскатные кольца переводят в перестаренное состояние посредством нагрева в течение 0,5-1,0 ч при температуре на 10-30oС выше температуры полного растворения γ′-фазы используемого сплава (для сплава ЭП 742ИД ~ при 1140-1160o), медленного охлаждения с печью со скоростью 0,5-1,0 град/мин до температуры 1000-950oC и выдержки при этой температуре в течение 3-10 ч с последующим охлаждением на воздухе, а нагрев под калибровку производят при 950-1000oС в течение 1-2 ч. При этом нагрев под калибровку в заданном интервале 950-1000oС предпочтительнее выбирать около 1000oС (например, при 990±10oС), т.к. деформация при калибровке маленькая (<5%) по сравнению с раскаткой (у которой разовая деформация ≥20%), тепловой эффект деформации практически отсутствует, теплоотдача в оснастку очень большая (вследствие касания с ней по всему контуру, а не в отдельной бегущей по контуру зоне, как при раскатке) - все это обусловливает более ускоренное в единицу времени остывание колец при калибровке по сравнению с раскаткой. Именно это является причиной необходимости придерживаться более высокой температуры нагрева под калибровку в заданном оптимальном интервале 950-1000oС. В результате указанных термообработки теплоизоляции и нагрева под калибровку деформационные возможности при горячей калибровке существенно повышаются по сравнению с калибровкой после нагрева при 1100-1110oС до 4-5%. При необходимости калибровку можно производить в холодном состоянии до 1-2%. Для этого заготовки после ступенчатой термообработки (перестаривания) нужно резко охладить в воде (а теплоизоляцию и нагрев под калибровку не использовать), в результате чего полностью подавляется выделение мелкодисперсных частиц γ′-фазы, понижающих пластичность. После калибровки производится окончательная термообработка по ТУ на готовую продукцию.In order to reduce decomposition (and, as a consequence, embrittlement) during the calibration process due to intensive cooling from contact with a massive calibration tool, the calibration itself is carried out not after high-temperature heating at 1100-1140 o С (as is done in the majority of cases) , as well as rolling, after overcooking, due to the use of the same step heat treatment as before rolling, and in the same way as when rolling, a heat-insulating coating is used. That is, before calibration, the rolled rings are transferred to an overdone state by heating for 0.5-1.0 hours at a temperature of 10-30 o C above the temperature of complete dissolution of the γ′-phase of the alloy used (for alloy EP 742ID ~ at 1140 -1160 o ), slow cooling with a furnace at a speed of 0.5-1.0 deg / min to a temperature of 1000-950 o C and holding at this temperature for 3-10 hours, followed by cooling in air, and heating under calibration is carried out at 950-1000 o C for 1-2 hours. The heating under calibration in a predetermined range 950-1000 o C preferably sps Men about 1000 o C (e.g., 990 ± 10 o C), because Calibration deformation is small (<5%) compared to rolling (for which a single strain is ≥20%), the heat effect of deformation is practically absent, the heat transfer to the tool is very large (due to touching it along the entire contour, and not in a separate running contour zone, as during rolling) - all this causes cooling rings to be more accelerated per unit time during calibration than rolling. This is the reason why it is necessary to maintain a higher heating temperature for calibration in a given optimal range of 950-1000 o C. As a result of the above heat treatment of insulation and heating for calibration, the deformation capabilities during hot calibration are significantly increased compared with calibration after heating at 1100-1110 o С up to 4-5%. If necessary, calibration can be performed in the cold state up to 1-2%. To do this, the workpieces after stepwise heat treatment (overcooking) need to be cooled rapidly in water (and heat insulation and heating should not be used for calibration), as a result of which the release of finely dispersed γ′-phase particles that reduce ductility is completely suppressed. After calibration, the final heat treatment is performed according to the technical specifications for the finished product.

Перестаривание производится посредством медленного охлаждения с температур, несколько превышающих температуру растворения γ′-фазы используемого сплава, до температур, обеспечивающих довольно большую долю выделения крупных частиц этой γ′-фазы (~ до 50-80% от максимально возможного количества в используемом сплаве). В результате этого стареющий сплав обретает повышенный уровень пластичности в области температур гетерогенного состояния по сравнению с различными другими состояниями и самое главное он становится существенно менее склонным к распаду в условиях, меняющихся при раскатке и калибровке температур, чем в случае деформации без использования перестаривания. Re-curing is carried out by slow cooling from temperatures slightly higher than the dissolution temperature of the γ′-phase of the alloy used, to temperatures that provide a rather large proportion of the release of large particles of this γ′-phase (~ up to 50-80% of the maximum possible amount in the alloy used). As a result of this, an aging alloy gains an increased level of ductility in the temperature range of the heterogeneous state compared to various other states and most importantly, it becomes significantly less prone to decomposition under conditions that change during rolling and calibration of temperatures than in the case of deformation without using overcooking.

Отличительная особенность перестаренного состояния: частицы γ′-фазы крупные, равномерные по размеру и равномерно распределенные в объеме зерен и межзеренных границ; расстояния между частицами сравнительно большие (значительно в десятки раз больше, чем, например, после стандартного старения); деформационные возможности стареющего сплава в указанном состоянии при заниженных температурах (в области температур гетерогенного состояния) наиболее высокие по сравнению с любыми другими состояниями. Замедленное охлаждение с высоких температур стареющих сплавов с большим потенциально возможным количеством γ′-фазы (например, свыше 25%) обеспечивает оптимальное чередование частиц γ′-фазы и карбидов на границах зерен. Указанное чередование частиц сопровождается формированием пилообразного (зубчатого) строения границ зерен, что является весьма эффективным средством подавления склонности стареющих сплавов к трещинообразованию в температурном интервале деформации [5] (которое происходит в них именно преимущественно по границам зерен). A distinctive feature of the overdone state: particles of the γ′-phase are large, uniform in size and evenly distributed in the volume of grains and grain boundaries; the distances between the particles are relatively large (significantly tens of times greater than, for example, after standard aging); the deformation capabilities of an aging alloy in this state at low temperatures (in the temperature range of a heterogeneous state) are highest in comparison with any other states. Slow cooling from high temperatures of aging alloys with a large potentially possible amount of the γ′-phase (for example, over 25%) provides the optimal alternation of particles of the γ′-phase and carbides at the grain boundaries. The indicated alternation of particles is accompanied by the formation of a sawtooth (toothed) structure of grain boundaries, which is a very effective means of suppressing the tendency of aging alloys to crack formation in the temperature range of deformation [5] (which occurs in them mainly along the grain boundaries).

Таким образом, указанный технический результат изобретения приводит к реализации возможности бездефектной раскатки и калибровки кольцевых заготовок из высоколегированных стареющих сплавов на никелевой основе (например, из сплава ЭП 742), которые в недавнем прошлом считались пригодными только к деформации методами прессования или экструдирования [6]. Thus, the indicated technical result of the invention leads to the realization of the possibility of defect-free rolling and calibration of ring blanks from highly alloyed aging nickel-based alloys (for example, from EP 742 alloy), which in the recent past were considered suitable only for deformation by pressing or extrusion [6].

В случаях, когда сечения исходных заготовок под раскатку характеризуются относительно небольшой величиной, п. 2 формулы изобретения может быть использован только перед первым переходом раскатки. А перед вторым и третьим переходами раскатки (при любых по величине сечениях) п.2 формулы изобретения может использоваться частично (нагрев начинается не с температуры 700±50oС, а сразу с температуры 900±50oС) либо не используются совсем. Допустимость всего этого уточняется экспериментально.In cases where the cross sections of the initial blanks for rolling are relatively small, paragraph 2 of the claims can be used only before the first transition of rolling. And before the second and third transitions of rolling (for any cross-sections of the largest size), claim 2 of the claims can be used partially (heating does not start from a temperature of 700 ± 50 o C, but immediately from a temperature of 900 ± 50 o C) or are not used at all. The admissibility of all this is being verified experimentally.

Сопоставительный анализ заявленного решения показывает, что новый способ отличается от известного тем, что исходные заготовки перед раскаткой подвергают специальной термообработке перестариванию посредством медленного охлаждения с печью из области температур гомогенного состояния до температур 1000-950oС и выдержки при этих температурах. При этом для предотвращения проявления термического удара (главным образом - перед первым переходом раскатки) выход на температуру гомогенного состояния производится плавно, в три стадии. Чтобы уменьшить теплопотери при переносе заготовок от печи к стану, на них наносят теплоизолирующее покрытие (в начальный момент раскатки большая часть его, как правило, осыпается). Весь процесс деформации при раскатке разделяется на три перехода, начальный резерв пластичности в каждом из которых, при переходе от одного к другому, плавно возрастает. Перестаривание и теплоизоляция производятся перед каждым переходом раскатки. Нагрев под раскатку производится в диапазоне температур 975±25oС в течение 1-2 ч.A comparative analysis of the claimed solution shows that the new method differs from the known one in that the initial preforms are subjected to special heat treatment before rolling by slow cooling with a furnace from the temperature range of a homogeneous state to temperatures of 1000-950 o C and holding at these temperatures. Moreover, in order to prevent the manifestation of thermal shock (mainly - before the first transition of rolling), the temperature is reached at a homogeneous state smoothly, in three stages. To reduce heat loss during the transfer of workpieces from the furnace to the mill, a heat-insulating coating is applied to them (at the initial moment of rolling, most of it, as a rule, crumbles). The whole process of deformation during rolling is divided into three transitions, the initial reserve of plasticity in each of which, when moving from one to another, gradually increases. Re-conditioning and thermal insulation are carried out before each rolling transition. Heating under rolling is carried out in the temperature range 975 ± 25 o C for 1-2 hours

Горячая калибровка производится тоже в перестаренном состоянии после нагрева при 990±10oС в течение 1-2 ч. Допустимая степень деформации при этом - 1-5%. В том случае, когда необходима высокая точность внутреннего диаметра или нужна дополнительная рихтовка после горячей калибровки, производится холодная калибровка (до 1-2%), перед которой заготовки после перестаривания резко охлаждают в воде.Hot calibration is also performed in an overdone state after heating at 990 ± 10 o C for 1-2 hours. The permissible degree of deformation in this case is 1-5%. In the case when high accuracy of the inner diameter is required or additional straightening is necessary after hot calibration, a cold calibration is performed (up to 1-2%), before which the workpieces are sharply cooled in water after overcooking.

Как видно из описания изобретения, заготовки перед раскаткой проходят специальную термообработку. В связи с этим и нагрев под раскатку становится иным: уровень температур и время нагрева под раскатку и калибровку в предлагаемом способе существенно ниже и меньше, чем в способе-прототипе и представляет собой всего одну температурную ступень. Причем специальная термообработка позволяет существенно расширить допустимый диапазон горячей калибровки с 0,5-1,5% до 1-5%. А в том случае, когда после специальной термообработки производится резкое охлаждение в воде, становится возможной калибровка в холодном состоянии на 1-2%. Из сказанного следует, что предлагаемый способ по отношению к способу прототипу обладает существенными отличительными признаками. As can be seen from the description of the invention, the workpieces undergo special heat treatment before rolling. In this regard, the heating for rolling becomes different: the temperature level and the heating time for rolling and calibration in the proposed method are significantly lower and less than in the prototype method and represents only one temperature step. Moreover, special heat treatment can significantly expand the permissible range of hot calibration from 0.5-1.5% to 1-5%. And in the case when, after special heat treatment, there is a sharp cooling in water, it becomes possible to calibrate in the cold state by 1-2%. It follows from the foregoing that the proposed method with respect to the prototype method has significant distinguishing features.

Известно техническое решение [2] (прототип), в котором кольцевые заготовки из жаропрочных никелевых сплавов подвергают теплой двухпереходной раскатке в условиях, близких к изотермическим, со степенями деформации не менее 20%, после двухступенчатого нагрева в интервале температур гетерогенного состояния, причем первый переход раскатки заготовок осуществляется со степенью деформации 20-30%, а второй, после повторного двухступенчатого нагрева - до окончательных размеров изделий. A technical solution is known [2] (prototype), in which ring billets of heat-resistant nickel alloys are subjected to warm two-junction rolling under conditions close to isothermal, with degrees of deformation of at least 20%, after two-stage heating in the heterogeneous state temperature range, with the first rolling transition blanks are carried out with a degree of deformation of 20-30%, and the second, after repeated two-stage heating, to the final dimensions of the products.

Однако этот способ раскатки кольцевых заготовок реализуется только для сплавов с умеренным количеством γ′-фазы (приблизительно до 25%), т.к. в таком случае из-за относительной простоты режима гетерогенизации ее можно совместить с нагревом под раскатку. К сплавам с содержанием γ′-фазы свыше 25% он практически неприменим из-за необходимости более полного перестаривания и из-за трудностей реализации длительного двухступенчатого режима термообработки, обеспечивающей перестаривание, в печах, используемых для нагрева под раскатку. Поэтому заготовки из сплавов с большим количеством γ′-фазы перед раскаткой подвергаются длительной двухступенчатой термообработке в специальных термических печах, не являющихся составной частью кольцепрокатного комплекса оборудования, а нагрев их под раскатку производится в нагревательной печи, расположенной у стана, который всего лишь обеспечивает выход на температуру последней ступени, предшествующей термообработки, на которой в заготовках зафиксировано перестаренное состояние. Вместе с тем вследствие весьма ограниченной начальной пластичности стареющих никелевых сплавов с количеством γ′-фазы свыше 25% весь процесс раскатки разделяется на 13 перехода (в зависимости от площади сечения заготовок), деформационные возможности в пределах каждого из которых плавно нарастают за счет формирования структуры с зубчатыми границами зерен и с сочетанием размеров частиц γ′-фазы с размерами зерен твердого раствора, близкими к оптимальному. However, this method of rolling ring blanks is implemented only for alloys with a moderate amount of γ′-phase (up to approximately 25%), because in this case, due to the relative simplicity of the heterogenization mode, it can be combined with heating under rolling. It is practically not applicable to alloys with a γ′-phase content of over 25% because of the need for more complete overcooking and because of the difficulties in implementing a long two-stage heat treatment mode that provides overcooking in furnaces used for heating under rolling. Therefore, billets from alloys with a large amount of γ′-phase are subjected to a long two-stage heat treatment before rolling in special thermal furnaces, which are not part of the ring rolling complex of equipment, and they are heated for rolling in a heating furnace located near the mill, which only provides access to the temperature of the last stage preceding the heat treatment, at which an overdone condition is recorded in the workpieces. At the same time, due to the very limited initial ductility of aging nickel alloys with a γ′-phase amount of over 25%, the whole rolling process is divided into 13 transitions (depending on the cross-sectional area of the workpieces), the deformation capabilities within each of which gradually increase due to the formation of a structure with jagged grain boundaries and with a combination of particle sizes of the γ′-phase with grain sizes of solid solution close to optimal.

Если в способе-прототипе двухступенчатый нагрев с промежуточным медленным охлаждением и последующей выдержкой при температуре второй ступени используется для выделения крупных частиц γ′-фазы за счет перестаривания (что в конечном итоге обусловливает повышение пластичности при температурах теплой деформации), то в новом способе наряду с целью выделения крупных частиц γ′-фазы преследуется цель формирования пилообразных (зубчатый) границ зерен и повышения термостабильности сплава посредством более полного, чем в прототипе, перестаривания за счет охлаждения до таких же или до более низких температур (на ~ 50oС) и выдержки при них. Кроме того, если в способе-прототипе процесс раскатки делится на два перехода с целью повышения еще не полностью использованного на первом переходе резерва пластичности металла заготовок для второго перехода раскатки путем измельчения зерен твердого раствора за счет рекристаллизации в результате нагрева первой ступени при втором двухступенчатом нагреве и перестаривания при медленном охлаждении и при второй ступени его, то в новом способе процесс раскатки делится на три перехода с целью восстановления околопредельно использованного резерва пластичности металла заготовок на каждом завершенном переходе с одновременным повышением величины его от перехода к переходу за счет совместного воздействия рекристаллизации и перестаривания при двухступенчатых нагревах. Вместе с тем если в способе-прототипе охлаждение заготовок при транспортировке от печи к стану используется как положительный эффект для достаривания сплава (с целью приведения его в более стабильное состояние), то в новом способе это охлаждение, наоборот, сводится к минимуму посредством нанесения теплоизолирующего покрытия (наибольшая стабилизация достигается охлаждением в печи до более низких температур). И наконец, если в способе-прототипе калибровка производится после нагрева при 1120±20oС на степень, не превышающую 0,5-1,5% (что, тем не менее, сопровождается интенсивным трещинообразованием), то в новом способе горячая калибровка может проводиться после нагрева при 990±10oС (после специальной термообработки) на степень до 1-5%, а если после специальной термообработки произвести охлаждение заготовок в воде, то становится возможной калибровка их при комнатной температуре на 1-2%. При необходимости основную часть калибровки можно проводить в горячем виде, а доведение размеров до более точных значений осуществлять в холодном виде. Указанные отличия свидетельствуют о новизне предложенного решения.If in the prototype method two-stage heating with intermediate slow cooling and subsequent exposure at a second stage temperature is used to isolate large particles of the γ′-phase due to overcooking (which ultimately leads to an increase in ductility at warm deformation temperatures), then in the new method along with The goal of isolating large particles of the γ′-phase is the goal of forming sawtooth (toothed) grain boundaries and increasing the thermal stability of the alloy through a more complete than in the prototype, overcooking cooling by cooling to the same or lower temperatures (by ~ 50 o C) and holding them. In addition, if in the prototype method the rolling process is divided into two transitions with the aim of increasing the plasticity reserve of the workpiece metal, which has not yet been fully used at the first transition, for the second rolling transition by grinding the grains of the solid solution due to recrystallization as a result of heating of the first stage with the second two-stage heating and overcooking during slow cooling and at the second stage of it, then in the new method, the rolling process is divided into three transitions in order to restore the the reserve of plasticity of the metal of the workpieces at each completed transition with a simultaneous increase in its value from transition to transition due to the combined effect of recrystallization and overcooking during two-stage heating. However, if in the prototype method the cooling of billets during transportation from the furnace to the mill is used as a positive effect for adding the alloy (in order to bring it to a more stable state), then in the new method this cooling, on the contrary, is minimized by applying a heat-insulating coating (the greatest stabilization is achieved by cooling in a furnace to lower temperatures). And finally, if in the prototype method, calibration is performed after heating at 1120 ± 20 o C to a degree not exceeding 0.5-1.5% (which, nevertheless, is accompanied by intense cracking), then in the new method, hot calibration can carried out after heating at 990 ± 10 o C (after special heat treatment) to a degree of 1-5%, and if after special heat treatment to cool the workpieces in water, it becomes possible to calibrate them at room temperature by 1-2%. If necessary, the main part of the calibration can be carried out in hot form, and adjusting the dimensions to more accurate values can be carried out in cold form. These differences indicate the novelty of the proposed solution.

Изобретение иллюстрируется фотографиями общего вида заготовок, а также макро- и микроструктурой. На фиг.1 показаны общий вид заготовки, раскатанной по способу-прототипу(а), макроструктура и трещины в поперечном сечении (б) и микроструктура в зоне трещинообразования (в). На фиг.2 представлена кольцевая заготовка после первого перехода раскатки по новой технологии: а - вид изнутри, б - вид снаружи. На фиг.3 представлена заготовка (а) и ее поперечное сечение (б) после второго перехода раскатки, калибровки и термообработки. На фиг. 4 представлены сравнительные характеристики микроструктуры (х100 и х500) кольцевых заготовок из сплава ЭП742 ИД, изготовленных по способу-прототипу, (а) и по новой технологии (б). The invention is illustrated by photographs of the General view of the workpieces, as well as macro - and microstructure. Figure 1 shows a General view of the workpiece, rolled by the prototype method (a), the macrostructure and cracks in the cross section (b) and the microstructure in the crack formation zone (c). Figure 2 presents the annular blank after the first transition rolling according to new technology: a - view from the inside, b - view from the outside. Figure 3 presents the workpiece (a) and its cross section (b) after the second transition rolling, calibration and heat treatment. In FIG. 4 presents the comparative characteristics of the microstructure (x100 and x500) of the annular blanks of alloy EP742 ID manufactured by the prototype method, (a) and the new technology (b).

Предлагаемый способ опробован при изготовлении кольцевых заготовок из сплава ЭП 742ИД (количество γ′-фазы - ≈35% [6], температура полного растворения γ′-фазы - ≈1130oС [7]). Опробование проводилось параллельно по двум вариантам: по способу-прототипу и по новому способу. Обе исходные шайбы (по одной на каждый вариант) весом ~50 кг с внутренним диаметром 170+2 мм, толщиной сечения 80+2 мм, высотой сечения 96+2мм, изготавливали методом осадки, обточки по наружному диаметру и сверления отверстия диаметром 170 мм.The proposed method was tested in the manufacture of ring billets from EP 742ID alloy (the amount of γ′-phase is ≈35% [6], the temperature of complete dissolution of the γ′-phase is ≈1130 o С [7]). Testing was carried out in parallel according to two options: the prototype method and the new method. Both initial washers (one for each option) weighing ~ 50 kg with an inner diameter of 170 +2 mm, a section thickness of 80 +2 mm, and a section height of 96 + 2 mm were made by upsetting, turning along the outer diameter, and drilling holes with a diameter of 170 mm.

По способу-прототипу первый переход раскатки проводился на степень ~ 30%. На наружной, внутренней и торцевых поверхностях шайбы, охлажденной после раскатки, обнаружены трещины глубиной до ~ 15 мм изнутри и до ~ 10 мм снаружи и с торцов. Шайбу проточили на ~ 20 мм изнутри и на ~ 15 м снаружи и с торцов. Повторили нагрев и провели раскатку второго перехода (тоже на 30%). По всем поверхностям образовалось множество глубоких трешин, причем изнутри более глубоких (до половины толщины сечения), чем снаружи. В угловых зонах трещины наиболее раскрыты (см. фиг.1). According to the prototype method, the first rolling transition was carried out to a degree of ~ 30%. On the outer, inner and end surfaces of the washer cooled after rolling, cracks were found to a depth of ~ 15 mm from the inside and to ~ 10 mm from the outside and from the ends. The washer was machined ~ 20 mm from the inside and ~ 15 m from the outside and from the ends. Repeated heating and rolled out the second transition (also by 30%). Many deep cracks formed on all surfaces, and from the inside, deeper (up to half the thickness of the section) than outside. In the corner zones, the cracks are most open (see figure 1).

По новой технологии первый раз шайбу подвергли термообработке без использования п. 2 формулы изобретения (нагревали сразу на 1140oС). Затем ее оклеили асботканью и высушили. Потом нагрели в течение 1,5 ч при 960-980oС и раскатали на 30%. В охлажденной шайбе на внутренней поверхности обнаружены широкораскрывшиеся в результате раскатки сравнительно глубокие трещины (до ~ 10 мм - см. фиг.2а) остальные поверхности без дефектов (см. фиг.2б). Шайбу проточили изнутри на 15 мм, нагрели с плавным выходом на температуру 1140oС (в соответствии с п.2 формулы изобретения), охладили с печью в соответствии с п. 1 формулы изобретения, оклеили асботканью просушили, нагрели в течение 1,5 ч при 960-980oС и раскатали на 40%. Полученная кольцевая заготовка имела безупречно гладкие внутреннюю, наружную и торцевые поверхности (см. фиг.3). Ее затем откалибровали в горячем состоянии с доведением диаметра до точного значения посредством калибровки в холодном состоянии, в соответствии с п. 6 формулы изобретения.According to new technology, the puck was subjected to heat treatment for the first time without using claim 2 of the claims (it was heated immediately at 1140 ° C. ). Then it was pasted over with asbot cloth and dried. Then they heated for 1.5 hours at 960-980 o C and rolled out by 30%. In the cooled washer on the inner surface, relatively deep cracks (up to ~ 10 mm — see FIG. 2a) that were wide open as a result of rolling were found to have remaining defects without defects (see FIG. 2b). The puck was hollowed out by 15 mm from the inside, heated to a temperature of 1140 ° C (in accordance with claim 2) with a smooth exit, cooled with a furnace in accordance with paragraph 1 of the claims, glued with asbot cloth, dried, heated for 1.5 hours at 960-980 o C and rolled out by 40%. The obtained annular blank had perfectly smooth inner, outer and end surfaces (see figure 3). It was then calibrated in the hot state to bring the diameter to the exact value by calibration in the cold state, in accordance with paragraph 6 of the claims.

Исследование микроструктуры обеих заготовок показало, что межзеренные границы в заготовке, изготовленной по способу-прототипу, были гладкими, на отдельных участках утолщенными за счет выделения на них сплошных прослоек γ′-фазы (см. фиг.4а, х500), а в заготовке, изготовленной по новой технологии, зубчатые, тонкие, а γ′-фаза крупная, (0,8-1,0 мк), равномерно распределенная в объеме металла (хорошо просматривается даже при увеличении х500 - см. фиг.4б). Механические свойства и параметры микро- и макроструктуры термически обработанной заготовки, полученной по новой технологии, полностью отвечают требованиям ТУ на готовую продукцию. The study of the microstructure of both blanks showed that the grain boundaries in the blank made by the prototype method were smooth, thickened in some areas due to the separation of continuous layers of the γ′-phase (see figa, x500), and in the blank, manufactured by the new technology, they are serrated, thin, and the γ′-phase is large, (0.8-1.0 microns), evenly distributed in the metal volume (it is clearly visible even with an increase of x500 - see fig. 4b). The mechanical properties and parameters of the micro- and macrostructures of the heat-treated billet obtained by the new technology fully meet the requirements of TU for finished products.

Итак, на примере сплава ЭП 742ИД показано, что изготовление методом раскатки бездефектных кольцевых заготовок из стареющих никелевых сплавов с количеством γ′-фазы свыше 25% возможно при использовании предлагаемого изобретения. Различные другие варианты технологии, не содержащие медленного прогрева и последующего перестаривания за счет медленного охлаждения с получением зубчатых границ зерен и крупной, равномерно распределенной γ′-фазы, также неизменно сопровождается множественным трещинообразованием, как и способ-прототип (в описании изобретения такие результаты не показаны). So, on the example of the alloy EP 742ID, it is shown that the manufacture by rolling of defect-free ring blanks from aging nickel alloys with an amount of γ′-phase over 25% is possible using the present invention. Various other technology options that do not contain slow heating and subsequent overcooking due to slow cooling to obtain serrated grain boundaries and a large, evenly distributed γ′-phase are also invariably accompanied by multiple cracking, as well as the prototype method (such results are not shown in the description of the invention )

Использование предложенного способа изготовления кольцевых заготовок из стареющих никелевых сплавов с количеством γ′-фазы свыше 25% позволит:
- обеспечить изготовление экономичных заготовок для различных кольцевых деталей ГТД из дорогих и дефицитных высоколегированных сплавов (таких как ЭП 742, ЭП 741 и др., которые до настоящего времени в виде раскатных колец не используются);
- обеспечить формирование в деформируемых заготовках зубчатого строения границ зерен, обусловливающих повышенную деформируемость и полное предотвращение трещинообразования;
- обеспечить снижение металлоемкости заготовок для кольцеообразных деталей ГТД за счет перевода на кольцевую раскатку заготовок, изготавливаемых методами штамповки, ковки, выточки и др.
Using the proposed method for the manufacture of ring billets from aging nickel alloys with a γ′-phase amount of more than 25% will allow:
- to ensure the manufacture of economical blanks for various GTE ring parts from expensive and scarce high-alloy alloys (such as EP 742, EP 741, etc., which until now are not used in the form of rolling rings);
- to ensure the formation of grain boundaries in deformable workpieces of the toothed structure, causing increased deformability and complete prevention of crack formation;
- to reduce the metal consumption of billets for ring-shaped parts of gas turbine engines due to the transfer to the ring rolling blanks made by stamping, forging, undercut, etc.

- обеспечить получение однородной мелкозернистой структуры в конечных изделиях и, как следствие, высокий и стабильный уровень механических свойств. - to ensure a uniform fine-grained structure in the final products and, as a result, a high and stable level of mechanical properties.

Источники информации
1. Патент РФ 2013175.
Sources of information
1. RF patent 2013175.

2. Патент РФ 2069595. 2. RF patent 2069595.

3. Шустович В.М. Расчет на прочность кольцевых деталей металлургического оборудования. М.: Машиностроение, 1976, с.134. 3. Shustovich V.M. Strength analysis of ring parts of metallurgical equipment. M.: Mechanical Engineering, 1976, p.134.

4. Жаропрочные сплавы для газовых турбин. Перевод с английского. М.: Металлургия, 1981, с.367. 4. Heat resistant alloys for gas turbines. Translation from English. M.: Metallurgy, 1981, p. 367.

5. Гессингер Г.Х. Порошковая металлургия жаропрочных сплавов. Перевод с английского. Челябинск: Металлургия, 1988, с.118-119, 177. 5. Hessinger G.Kh. Powder metallurgy of heat-resistant alloys. Translation from English. Chelyabinsk: Metallurgy, 1988, p.118-119, 177.

6. Масленкова Е.А., С.Б.Масленков и др. Структура и свойства жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ (ЭП 742)-МиТОМ, 1992, 11, с.20-24. 6. Maslenkova EA, S.B. Maslenkov, etc. The structure and properties of the heat-resistant alloy KhN62BMKTYU (EP 742) -MiTOM, 1992, 11, p.20-24.

7. Масленков С.Б., Кабанов И.В. и др. Влияние температуры и скорости деформирования на пластичность сплава ХН62БМКТЮ. - МиТОМ, 1991, 10, с.21-23. 7. Maslenkov S.B., Kabanov I.V. et al. Influence of temperature and strain rate on the ductility of KhN62BMKTYu alloy. - MITOM, 1991, 10, p.21-23.

Claims (6)

1. Способ изготовления раскатных кольцевых заготовок из высоколегированных никелевых сплавов, включающий получение исходных колец прямоугольного сечения осадкой, прошивкой и разгонкой или осадкой, сверлением и обточкой мерных заготовок из прутков большого диаметра, их нагрев и теплую раскатку на кольцепрокатном стане со степенью деформации на каждом переходе, превышающей 20% в условиях, близких к изотермическим, с обеспечением регулирования деформационного тепловыделения дозированием степени и скорости деформации после нагрева в интервале температур гетерогенного состояния до получения прямоугольных или фигурных сечений, нагрев, калибровку по диаметру в нагретом состоянии и окончательную термообработку в виде закалки с различными скоростями охлаждения и одно- или двухступенчатого старения, отличающийся тем, что исходные кольца получают из стареющих никелевых сплавов с γ′-фазой, превышающей 25%, для перевода которых в перестаренное состояние перед нагревом исходных колец под теплую раскатку осуществляют их термообработку в виде нагрева в течение 0,5 - 2,0 ч с поддержанием температуры, превышающей на 10 - 30oС температуру полного растворения γ′-фазы используемого сплава, медленного охлаждения с печью со скоростью 0,5 - 1,0 град/мин до температуры 1000 - 950oС и выдержки при этой температуре в течение 3 - 10 ч с последующим охлаждением на воздухе, а нагрев под раскатку производят при 950 - 1000oС в течение 1 - 2 ч.1. A method of manufacturing a rolled ring billets from high-alloyed nickel alloys, including obtaining the initial rings of rectangular cross section by draft, piercing and stripping or draft, drilling and turning dimensional billets from rods of large diameter, heating and warm rolling on a ring rolling mill with a degree of deformation at each transition exceeding 20% under conditions close to isothermal, with the provision of regulation of deformation heat generation by dosing the degree and rate of deformation after heating in int the temperature range of the heterogeneous state until rectangular or curly sections are obtained, heating, diameter calibration in the heated state and final heat treatment in the form of quenching with different cooling rates and one or two-stage aging, characterized in that the initial rings are obtained from aging nickel alloys with γ ′ -phase in excess of 25%, for the transfer of which into an overdone state before heating the source rings for warm rolling, they are heat treated in the form of heating for 0.5 - 2.0 hours with support a temperature higher than 10 - 30 o With the temperature of the complete dissolution of the γ′-phase of the alloy used, slow cooling with the furnace at a speed of 0.5 - 1.0 deg / min to a temperature of 1000 - 950 o With and holding at this temperature for 3 - 10 hours, followed by cooling in air, and heating under rolling is carried out at 950 - 1000 o C for 1 - 2 hours 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед термообработкой для перестаривания осуществляют нагрев исходных колец до температуры, превышающей на 10 - 30oС температуру полного растворения γ′-фазы используемого сплава, в три стадии: на первой - нагрев до температуры 700±50oС один час, на второй - до температуры 950±50oС один час, на третьей - до температуры, превышающей на 10 - 30oС температуру полного растворения γ′-фазы.2. The method according to p. 1, characterized in that before heat treatment for overcooking, the initial rings are heated to a temperature that is 10-30 ° C higher than the temperature of complete dissolution of the γ′-phase of the alloy used, in three stages: in the first, heating to a temperature 700 ± 50 o С for one hour, in the second - to a temperature of 950 ± 50 o С for one hour, in the third - to a temperature that exceeds by 10 - 30 o С the temperature of complete dissolution of the γ′-phase. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на исходные кольца наносят теплоизолирующее покрытие перед их нагревом под теплую раскатку. 3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that a heat-insulating coating is applied to the original rings before heating them under warm rolling. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что теплую раскатку на кольцепрокатном стане осуществляют за три перехода, на первом - со степенью деформации 20 - 30%, на втором - со степенью деформации 30 - 40%, на третьем - 40% и более. 4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the warm rolling on the ring rolling mill is carried out in three transitions, in the first - with a degree of deformation of 20 - 30%, in the second - with a degree of deformation of 30 - 40%, in the third - 40% or more. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что термообработку для перестаривания колец и нанесение на них теплоизолирующего покрытия осуществляют перед нагревом под каждый переход теплой раскатки. 5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the heat treatment for parsing the rings and applying heat-insulating coatings to them is carried out before heating for each transition of warm rolling. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что перед нагревом раскатных кольцевых заготовок под калибровку осуществляют их термообработку для перестаривания по режимам термообработки для перестаривания колец перед теплой раскаткой, а нагрев раскатных кольцевых заготовок под калибровку осуществляют по режимам нагрева колец под теплую раскатку. 6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that before heating the rolled annular blanks for calibration, they are heat treated for overcooking according to the heat treatment modes for overcooking the rings before warm rolling, and the heated rolled blanks for calibration are heated according to the heating modes of the rings for warm rolling.
RU2000107449A 2000-03-27 2000-03-27 Method for making expanded ring blanks of high-alloy nickel alloys RU2192328C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000107449A RU2192328C2 (en) 2000-03-27 2000-03-27 Method for making expanded ring blanks of high-alloy nickel alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000107449A RU2192328C2 (en) 2000-03-27 2000-03-27 Method for making expanded ring blanks of high-alloy nickel alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000107449A RU2000107449A (en) 2001-12-27
RU2192328C2 true RU2192328C2 (en) 2002-11-10

Family

ID=20232387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000107449A RU2192328C2 (en) 2000-03-27 2000-03-27 Method for making expanded ring blanks of high-alloy nickel alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2192328C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542957C2 (en) * 2012-10-15 2015-02-27 Нуреев Рафаэль Мухамедович Surface hardening of blanks, mainly, circular, from chromomanganese steels
CN111730288A (en) * 2020-05-22 2020-10-02 陕西斯瑞新材料股份有限公司 CuNi14Al3 shrink ring forming method for asynchronous traction motor rotor
CN114472514A (en) * 2022-02-08 2022-05-13 西安聚能高温合金材料科技有限公司 Method for rolling homogeneous fine-grained bar of high-temperature alloy GH4720Li difficult to deform

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542957C2 (en) * 2012-10-15 2015-02-27 Нуреев Рафаэль Мухамедович Surface hardening of blanks, mainly, circular, from chromomanganese steels
CN111730288A (en) * 2020-05-22 2020-10-02 陕西斯瑞新材料股份有限公司 CuNi14Al3 shrink ring forming method for asynchronous traction motor rotor
CN114472514A (en) * 2022-02-08 2022-05-13 西安聚能高温合金材料科技有限公司 Method for rolling homogeneous fine-grained bar of high-temperature alloy GH4720Li difficult to deform

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10287655B2 (en) Nickel-base alloy and articles
EP2659993B1 (en) Closed-die forging method and method of manufacturing forged article
KR910009976B1 (en) Method for manufacturing tubes
JP7399855B2 (en) Metal ring formed from beryllium-copper alloy
JPH03140447A (en) Forging of microcrystalline titanium powder and method of its manufacture
CN112048690B (en) Thermomechanical treatment method for controlling TiAl alloy fine grain structure
CN106670359B (en) A kind of GH4169 alloy rings and preparation method thereof
EP2979774A1 (en) Method for manufacturing annular molded article
CN112589022A (en) Method for manufacturing high-quality low-segregation fine-grain high-temperature alloy bar difficult to deform
CN107952922A (en) A kind of method of TiAl alloy cogging forging
RU2192328C2 (en) Method for making expanded ring blanks of high-alloy nickel alloys
JPH03193850A (en) Production of titanium and titanium alloy having fine acicular structure
JP2000015326A (en) Die for copper hot extrusion and its manufacture
RU2349410C2 (en) Method of solid-rolled rings producing made of heat-resistant nickel alloys
JPS60149751A (en) Metal composition
RU2246556C1 (en) Method for production of strained feed from titanium-based alloy and product made from the same
JP7209237B2 (en) Method for manufacturing nickel-based alloy product or titanium-based alloy product
RU2175994C2 (en) Method of making bars and strips from commercial titanium
RU2752819C1 (en) Method for production of rods with diameter of less than 60 mm from heat-resistant nickel-based alloy vzh175-vi by hot extrusion
RU2088365C1 (en) Method of making ring blanks of ageing nickel alloys
RU2301718C2 (en) Method for producing ring blanks of high-alloy refractory alloys
RU2173598C2 (en) Method for making expanded annular blanks of high alloys
RU2235143C2 (en) Method for heat treatment of semifinished products and articles of aluminum-base alloy
JPH0270045A (en) Production of alpha+beta type ti alloy having excellent cold workability
RU2256722C1 (en) Method of production of articles from high-temperature nickel alloy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090328