RU2203975C2 - Method of treatment of blanks made from metals or alloys - Google Patents

Method of treatment of blanks made from metals or alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2203975C2
RU2203975C2 RU2000109802/02A RU2000109802A RU2203975C2 RU 2203975 C2 RU2203975 C2 RU 2203975C2 RU 2000109802/02 A RU2000109802/02 A RU 2000109802/02A RU 2000109802 A RU2000109802 A RU 2000109802A RU 2203975 C2 RU2203975 C2 RU 2203975C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
workpiece
processing
temperature
deformation
stage
Prior art date
Application number
RU2000109802/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000109802A (en
Inventor
О.А. Кайбышев
В.К. Бердин
Original Assignee
Институт проблем сверхпластичности металлов РАН
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 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН filed Critical Институт проблем сверхпластичности металлов РАН
Priority to RU2000109802/02A priority Critical patent/RU2203975C2/en
Priority to PCT/RU2001/000157 priority patent/WO2001081026A2/en
Priority to AU2001250710A priority patent/AU2001250710A1/en
Publication of RU2000109802A publication Critical patent/RU2000109802A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2203975C2 publication Critical patent/RU2203975C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon

Abstract

FIELD: metallurgy; heat treatment and machining of blanks having cast coarse-grained laminated microstructure and made from titanium or its alloys. SUBSTANCE: proposed method includes obtaining of microstructure at required sizes of grains by means of plastic deformation performed at one or several stages depending on size of grains in starting blank and required size of blank, temperature and rate of procedure selected for transformation of structure in the course of dynamic recrystallization; stage is performed at several passes for complete transformation of structure; during treatment of axisymmetric blank, layers specified in volume are treated in passes making use of complex loading which includes torsion at least at first pass of first stage as single or primary component and compression and tension at subsequent passes or combination of compression or tension with torsion; treatment is performed under isothermal or quasi-isothermal conditions. Proposed method ensures grinding of microstructure to size of grains of 5.0 to 10.0 mkm and lesser in large-sized blanks exceeding 200 kg in mass. EFFECT: enhanced efficiency of grinding microstructure. 50 cl, 31 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке заготовок с литой крупнозернистой, крупнозернистой пластинчатой микроструктурой, в частности из титана и его сплавов, с целью получения в них заданной микроструктуры. The invention relates to the field of metallurgy, namely to thermomechanical processing of workpieces with cast coarse-grained, coarse-grained lamellar microstructure, in particular from titanium and its alloys, in order to obtain a given microstructure in them.

Изобретение может быть использовано при получении поковок и предзаготовок для изготовления изделий, предназначенных для эксплуатации в различных областях промышленности, в том числе авиакосмической. The invention can be used to obtain forgings and pre-preparations for the manufacture of products intended for use in various fields of industry, including aerospace.

Получение высоких технологических и эксплуатационных характеристик в большинстве сплавов, как правило, связано с получением определенного типа микрокристаллической структуры с одной стороны и ее однородности с другой. При этом оптимальной с точки зрения низких значений напряжения течения и максимальной пластичности является микрокристаллическая структура микродуплексного типа со средним размером зерен d=1,0-10,0 мкм. В то же время сочетание удовлетворительной пластичности, высокой ударной вязкости и длительной прочности возможно получить, имея микроструктуру типа корзиночного плетения. Известно, что основным методом получения такой микроструктуры является термическая обработка материала, который в исходном состоянии имеет микрокристаллическую структуру микродуплексного типа. Таким образом актуальность проблемы получения максимальных прочностных характеристик материала в изделиях, непосредственным образом связана с проблемой получения высоких технологических характеристик материала в заготовках. Obtaining high technological and operational characteristics in most alloys, as a rule, is associated with obtaining a certain type of microcrystalline structure on the one hand and its uniformity on the other. In this case, the microcrystalline structure of the micro-duplex type with an average grain size d = 1.0-10.0 μm is optimal from the point of view of low values of flow stress and maximum ductility. At the same time, a combination of satisfactory ductility, high toughness and long-term strength can be obtained by having a microstructure such as basket weaving. It is known that the main method of obtaining such a microstructure is the heat treatment of a material which, in its initial state, has a microcrystalline structure of the micro duplex type. Thus, the relevance of the problem of obtaining the maximum strength characteristics of the material in the products is directly related to the problem of obtaining high technological characteristics of the material in the workpieces.

В настоящее время известен целый ряд технологических методов, которые позволяют получать микрокристаллическую структуру, как в небольших образцах [1,2] , так и в крупногабаритных заготовках [3]. Анализ показывает, что все эти методы в своей основе имеют единую физическую природу: повышение внутренней энергии деформируемых образцов за счет упрочнения в результате интенсивной пластической деформации и переход ее в стабильное состояние за счет развития процессов разупрочнения, таких как возврат, рекристаллизация и т.п. Currently, a number of technological methods are known that make it possible to obtain a microcrystalline structure both in small samples [1,2] and in large-sized blanks [3]. The analysis shows that all these methods are basically of a single physical nature: an increase in the internal energy of deformable samples due to hardening as a result of intense plastic deformation and its transition to a stable state due to the development of softening processes, such as recovery, recrystallization, etc.

Известен способ обработки металлических материалов [1] при котором, используя интенсивную пластическую деформацию, реализуемую при деформировании осадкой с кручением тонких пластин между двумя плоскими бойками удается получить микроструктуру со средним размером зерен 50 нм. Этот способ обработки заготовок получил название "деформирование на наковальне Бриджмена". Интенсивная сдвиговая деформация заготовок из труднодеформируемых материалов, возможная в результате увеличения ресурса их пластичности при кручении, достигается созданием в заготовке напряженного состояния, близкого к квазигидростатическому сжатию. A known method of processing metal materials [1] in which, using intense plastic deformation, which is realized by deformation by sediment with torsion of thin plates between two flat strikers, it is possible to obtain a microstructure with an average grain size of 50 nm. This method of processing workpieces is called "deformation on the anvil of Bridgman." Intensive shear deformation of workpieces from difficult-to-deform materials, possible as a result of increasing their plasticity resource during torsion, is achieved by creating a stress state in the workpiece close to quasi-hydrostatic compression.

К недостаткам этого способа относятся ограниченные возможности получения заготовок больших размеров. С увеличением размеров заготовки увеличивается неоднородность распределения накопленной деформации по сечению, что приводит к увеличению неоднородности распределения микроструктуры в заготовке. В связи с указанными недостатками, данный способ используют, как правило в лабораторных условиях. The disadvantages of this method include the limited ability to obtain blanks of large sizes. With the increase in the size of the workpiece, the heterogeneity of the distribution of accumulated strain over the cross section increases, which leads to an increase in the heterogeneity of the distribution of the microstructure in the workpiece. In connection with these shortcomings, this method is used, as a rule, in laboratory conditions.

Известен способ обработки материалов [2], который, также как и предыдущий, основан на сдвиговой деформации в условиях квазигидростатического давления, называемый "Равноканальное угловое прессование". В отличие от рассмотренного ранее способа, интенсивная сдвиговая деформация набирается здесь в результате многократного прессования, как правило осесимметричных и длинномерных заготовок в канале постоянного поперечного сечения с изломом. Угол излома выбирается равным или меньшим 90o. В зависимости от величины сил трения между заготовкой и инструментом метод допускает использование прессования с противодавлением.A known method of processing materials [2], which, like the previous one, is based on shear deformation under conditions of quasi-hydrostatic pressure, called "Equal channel angular pressing". In contrast to the previously considered method, intense shear deformation is gained here as a result of repeated pressing, as a rule, axisymmetric and lengthy workpieces in a channel of constant cross section with a fracture. The angle of fracture is chosen equal to or less than 90 o . Depending on the magnitude of the friction forces between the workpiece and the tool, the method allows the use of backpressure pressing.

Основным достоинством метода "Равноканального прессования" по сравнению с "деформированием на наковальне Бриджмена" является возможность его применения для подготовки микроструктуры в заготовках большего объема. The main advantage of the "Equal-channel pressing" method compared to the "deformation on the anvil of Bridgman" is the possibility of its use for preparing the microstructure in larger workpieces.

Этот способ используют при обработке заготовок из металлов и сплавов с целью получения в них заданной микроструктуруры при низких температурах. При обработке заготовок из труднодеформируемых материалов, в частности из титана и его сплавов, при высоких температурах, возникает проблема защитно-смазочных покрытий, которая на сегодняшний день не решена. This method is used in the processing of billets of metals and alloys in order to obtain the desired microstructure in them at low temperatures. When processing workpieces from difficult-to-deform materials, in particular from titanium and its alloys, at high temperatures, the problem of protective-lubricating coatings arises, which has not yet been solved.

Таким образом, известные способы [1,2] предназначены для получения заданной микроструктуры в небольших образцах в лабораторных условиях. Thus, the known methods [1,2] are intended to obtain a given microstructure in small samples in laboratory conditions.

Кроме того, известные способы [1,2] не позволяют получить регламентировано неоднородную структуру по сечению заготовки. In addition, the known methods [1,2] do not allow to obtain a regulated inhomogeneous structure over the cross section of the workpiece.

Известен способ обработки заготовок из труднодеформируемых материалов, заключающийся в получении в заготовках микрокристаллической структуры [3], который выбран в качестве прототипа. A known method of processing workpieces from difficult to deform materials, which consists in obtaining a workpiece microcrystalline structure [3], which is selected as a prototype.

Способ включает в себя начальную горячую деформацию заготовок осадкой со степенью, приводящей к изменению площади поперечного сечения до значения 1:4 при температурах не выше 450 F (232,2oC), но не ниже температуры рекристаллизации, и последующую горячую объемную штамповку при температуре 350 F(176,7oC), но не ниже температуры рекристаллизации обрабатываемого сплава.The method includes the initial hot deformation of the workpieces by upsetting with a degree leading to a change in the cross-sectional area to a value of 1: 4 at temperatures not higher than 450 F (232.2 o C), but not lower than the recrystallization temperature, and subsequent hot die forging at a temperature 350 F (176.7 o C), but not lower than the temperature of recrystallization of the processed alloy.

Формирование микрокристаллической структуры в заготовках при подобной обработке достигается за счет развития рекристаллизационных процессов после горячего наклепа при горячей обработке заготовок давлением. The formation of a microcrystalline structure in preforms during such processing is achieved due to the development of recrystallization processes after hot work hardening during hot processing of preforms by pressure.

Одним из главных достоинств рассматриваемого способа является возможность эффективной обработки полуфабрикатов среднего габарита, а также изделий сложной формы. One of the main advantages of this method is the ability to effectively process semi-finished products of medium size, as well as products of complex shape.

Вместе с тем способу присущи и недостатки. However, the method has inherent disadvantages.

Как известно, выбранная схема обработки заготовок сжатием характеризуется неоднородностью протекания деформации материала по сечению, которая выражается в образовании ковочного креста, а также застойных зон, непосредственно в области контакта штампового инструмента с заготовкой. С увеличением габаритов обрабатываемых заготовок усугубляется неравномерное распределение деформации по объему заготовок, которая приводит к появлению неконтролируемого градиента по размеру зерен в объеме заготовок. В этой связи практически отсутствует возможность получения заданной микроструктуры по сечению заготовки. As is known, the selected scheme for processing workpieces by compression is characterized by heterogeneity of the flow of deformation of the material over the cross section, which is expressed in the formation of a forging cross, as well as stagnant zones, directly in the area of contact between the stamping tool and the workpiece. With an increase in the dimensions of the workpieces being processed, the uneven distribution of deformation over the volume of the workpieces is aggravated, which leads to the appearance of an uncontrolled gradient in grain size in the volume of the workpieces. In this regard, there is practically no possibility of obtaining a given microstructure over the cross section of the workpiece.

Принципиально отсутствует возможность контролируемого получения регламентированной микроструктуры, характеризующейся различным размером зерна по сечению заготовки. Fundamentally, there is no possibility of the controlled production of a regulated microstructure characterized by different grain sizes over the billet cross section.

Труднодеформируемые материалы, особенно титановые сплавы, имеют довольно низкое значение коэффициента теплопроводности, который главным образом влияет на скорость нагрева и охлаждения. Особенно заметно это влияние при увеличении поперечных размеров обрабатываемых заготовок. Наличие операции сжатия на первом этапе обработки заготовок вносит ограничения по соотношению размера заготовки по высоте к поперечному размеру, из-за потери устойчивости заготовок при осадке. Следовательно, с увеличением массы увеличивается поперечный размер заготовок и длительность их нагрева под деформацию. Увеличением скорости нагрева можно снизить время, необходимое на прогрев заготовок, однако в этом случае увеличивается градиент температурного поля по сечению, который приводит к нарушению однородности распределения размеров зерен по объему заготовки. Hardly deformed materials, especially titanium alloys, have a rather low value of the coefficient of thermal conductivity, which mainly affects the rate of heating and cooling. This effect is especially noticeable with an increase in the transverse dimensions of the workpieces. The presence of the compression operation at the first stage of processing the workpieces introduces restrictions on the ratio of the size of the workpiece in height to the transverse size, due to the loss of stability of the workpieces during upsetting. Therefore, with an increase in mass, the transverse size of the workpieces and the duration of their heating under deformation increase. By increasing the heating rate, it is possible to reduce the time required for heating the workpieces, however, in this case, the gradient of the temperature field over the cross section increases, which leads to a violation of the uniformity of the distribution of grain sizes over the volume of the workpiece.

Из экспериментов известно, что чем выше температура деформации и больше время нагрева заготовки под горячую деформацию, тем крупнее зерно, что наряду с неравномерностью структуры существенным образом ограничивает использование данного метода при обработке крупногабаритных заготовок. It is known from experiments that the higher the deformation temperature and the longer the heating time of the workpiece under hot deformation, the larger the grain, which, along with the uneven structure, significantly limits the use of this method in the processing of large workpieces.

Рассматриваемый способ предусматривает использование сжатия в изотермических условиях и, как следствие, применение нагреваемого штампового инструмента. Опыт показывает: масса штампового инструмента в десятки раз превышает массу обрабатываемой заготовки. Поэтому при увеличении габаритов обрабатываемой заготовки наряду с ростом расходов на материал и изготовление штампового инструмента возрастают и расходы на его нагрев, которые во много раз больше расходов на нагрев обрабатываемой заготовки. The method under consideration involves the use of compression in isothermal conditions and, as a consequence, the use of a heated die tool. Experience shows that the mass of a stamping tool is tens of times greater than the mass of a workpiece. Therefore, with an increase in the dimensions of the workpiece being processed, along with an increase in the cost of material and the manufacture of a stamped tool, the costs of heating it also increase, which are many times more than the costs of heating the workpiece.

Увеличение размеров обрабатываемой заготовки влечет за собой и увеличение потребных усилий прессового оборудования. Известно, что изменение поперечных размеров обрабатываемой заготовки в два раза приводит к изменению мощности потребного оборудования в четыре раза. An increase in the size of the workpiece to be processed entails an increase in the required efforts of the press equipment. It is known that a change in the transverse dimensions of the workpiece by two times leads to a change in the power of the required equipment by four times.

Таким образом, рассматриваемый способ обработки заготовок можно отнести к разряду высокоэнергоемких процессов. Причем степень энергоемкости пропорционально растет с ростом массы обрабатываемой заготовки. Thus, the considered method of processing workpieces can be attributed to the category of highly energy-intensive processes. Moreover, the degree of energy intensity increases proportionally with increasing mass of the workpiece.

Таким образом, анализ опубликованных в технической и патентной литературе данных показал, что обработка крупногабаритных заготовок из металлов и сплавов с целью получения однородной или регламентированной по сечению микрокристаллической структуры представляет собой актуальную технологическую проблему. Thus, the analysis of the data published in the technical and patent literature showed that the processing of large-sized workpieces from metals and alloys with the aim of obtaining a uniform or regulated microcrystalline structure over the cross section is an urgent technological problem.

Задачей изобретения является повышение эффективности измельчения микроструктуры, а именно достижение размера зерен 5,0-10,0 мкм и менее в крупногабаритных, в том числе более 200 кг, заготовках. Задачей изобретения является обеспечение возможности получения в заготовках однородной, или регламентирование неоднородной в поперечном сечении микроструктуры. Задачей изобретения является снижение удельной энергоемкости с увеличением габаритов обрабатываемой заготовки. Дополнительной задачей изобретения является снижение трудоемкости процесса в целом. The objective of the invention is to increase the grinding efficiency of the microstructure, namely the achievement of grain size of 5.0-10.0 microns or less in large-sized, including more than 200 kg, workpieces. The objective of the invention is to provide the possibility of obtaining in the workpieces homogeneous, or regulation of heterogeneous in the cross section of the microstructure. The objective of the invention is to reduce specific energy consumption with increasing dimensions of the workpiece. An additional object of the invention is to reduce the complexity of the process as a whole.

Поставленная задача решается способом обработки заготовок из металлов и сплавов посредством пластической деформации со степенью и в температурно-скоростных условиях, обеспечивающих измельчение микроструктуры, отличающийся тем, что осуществляют обработку всей заготовки или ее регламентированной части за один или несколько этапов с использованием на одном, а если этапов несколько, преимущественно на первом этапе, в качестве преимущественной или единственной компоненты нагружения кручения, а на последующих, в качестве преимущественной или единственной компоненты нагружения растяжения или сжатия, кроме того, по крайней мере, этап, включающий нагружение кручением, выполняют за несколько переходов, а условия нагружения выбирают обеспечивающими трансформацию микроструктуры в процессе деформации и/или в процессе термообработки между переходами и/или этапами. The problem is solved by the method of processing billets of metals and alloys by means of plastic deformation with a degree and in temperature and speed conditions, providing grinding of the microstructure, characterized in that they process the entire billet or its regulated part in one or several stages using one, and if there are several stages, mainly in the first stage, as the predominant or sole component of torsion loading, and in subsequent ones, as mainly of the first or only component of tensile or compression loading, in addition, at least the stage, including torsion loading, is performed in several transitions, and the loading conditions are selected to ensure the transformation of the microstructure during deformation and / or during the heat treatment between transitions and / or stages.

Поставленная задача решается также, если:
- обработку проводят за несколько этапов, при этом на первом этапе обеспечивают трансформацию микроструктуры до выполнения условия протекания деформации в проработанном слое на последующих этапах в условиях сверхпластичности;
- количество этапов и вид нагружения выбирают с учетом конфигурации исходной и конечной заготовки и размера зерен в исходной заготовке;
- количество этапов и вид нагружения выбирают с учетом заданного распределения размера зерен в поперечном сечении заготовки;
- при обработке заготовок из титана и его сплавов, степень и температурно-скоростные условия деформации на переходе выбирают обеспечивающими протекание динамической рекристаллизации в β-фазе, а между переходами осуществляют термообработку, обеспечивающую протекание фазовых превращений;
- при обработке заготовок из титана и его сплавов степень и температурно-скоростные условия деформации на переходе выбирают обеспечивающими протекание статической рекристаллизации в β-фазе, а между переходами осуществляют рекристаллизационный отжиг с последующей термообработкой, обеспечивающей протекание фазовых превращений;
- при обработке заготовок из (α+β) титановых сплавов, заготовку по крайней мере на одном из переходов деформируют при постоянной температуре, не выше [ТАс3-(20÷30)]oС;
- при обработке заготовок из α- и псевдо α-титановых сплавов, заготовку по крайней мере на одном из переходов деформируют при постоянной температуре в интервале температур ТАс3÷ТAr3 для обрабатываемого сплава;
- термообработку осуществляют посредством охлаждения заготовки с регламентированной скоростью, обеспечивающей протекание прямого фазового превращения по диффузионному механизму;
- скорость охлаждения выбирают не более скорости, соответствующей мартенситному превращению в β-фазе и не менее скорости, соответствующей наибольшей интенсивности образования двойников отжига в α-фазе;
- охлаждение осуществляют до температуры последующего перехода;
- температуру последующего перехода выбирают ниже температуры предыдущего перехода;
- температуру последующего перехода выбирают равной температуре предыдущего перехода;
- охлаждение осуществляют до температуры ниже температуры последующего перехода, с дальнейшим нагревом до температуры последующего перехода;
- охлаждение осуществляют до комнатной температуры, с последующим нагревом до температуры последующего перехода;
- по крайней мере после одного из переходов осуществляют нагрев до температуры выше температуры обработки на предыдущем переходе с последующим охлаждением до температуры последующего перехода;
- по крайней мере на одном из переходов обработку заготовок выполняют при переменной температуре;
- при обработке заготовок из титана и его сплавов с исходной литой структурой, перед первым этапом осуществляют дополнительную обработку, обеспечивающую протекание динамической рекристаллизации в β-фазе и термическую обработку, обеспечивающую протекание обратных фазовых превращений;
- при обработке заготовок из титана и его сплавов с исходной литой структурой, перед первым этапом осуществляют дополнительную обработку, обеспечивающую протекание динамической рекристаллизации в β-фазе и термическую обработку, обеспечивающую протекание прямых фазовых превращений;
- температуру деформации на последующих этапах выбирают ниже температуры деформации на первом этапе;
- деформацию осуществляют за один этап, при этом количество переходов и величину накопленной деформации выбирают в зависимости от глубины прорабатываемого слоя и ресурса пластичности обрабатываемого материала;
- деформацию осуществляют за два этапа, при этом величину накопленной деформации на первом этапе выбирают из условия обеспечения измельчения микроструктуры в объеме, который определяют из соотношения:

Figure 00000002

где V0 - объем всей заготовки;
V1 - объем трансформированной части заготовки;
σ1 - напряжения течения материала с микрокристаллической структурой;
σ2 - напряжения течения материала в исходной заготовке,
кроме того, температуру второго этапа выбирают не выше температуры первого этапа деформирования;
- деформацию осуществляют за три этапа, причем на третьем этапе при использовании осевой компоненты нагружения осуществляют формообразование заготовки;
- в качестве исходной берут осесимметричную заготовку в виде прутка, размер которой в поперечном сечении выбирают тем меньшим, чем меньше заданный размер зерен, при этом в качестве осевой компоненты нагружения используют одноосное растяжение;
- в качестве исходной берут осесимметричную заготовку в виде шайбы, высоту которой выбирают тем меньше, чем меньше заданный размер зерен, при этом на втором этапе, в качестве осевой компоненты нагружения используют одноосное сжатие.The task is also solved if:
- the processing is carried out in several stages, while the first stage provides the transformation of the microstructure until the conditions for the occurrence of deformation in the worked layer at the next stages under conditions of superplasticity;
- the number of stages and type of loading is selected taking into account the configuration of the initial and final workpiece and the grain size in the original workpiece;
- the number of stages and type of loading is selected taking into account a given distribution of grain size in the cross section of the workpiece;
- when processing billets of titanium and its alloys, the degree and temperature-speed conditions of deformation at the transition are chosen to ensure the occurrence of dynamic recrystallization in the β-phase, and heat treatment is provided between the transitions to ensure the occurrence of phase transformations;
- when processing billets of titanium and its alloys, the degree and temperature-speed conditions of deformation at the transition are chosen to ensure the occurrence of static recrystallization in the β-phase, and recrystallization annealing is performed between the transitions, followed by heat treatment, which ensures the occurrence of phase transformations;
- when processing workpieces from (α + β) titanium alloys, the workpiece is deformed at least at one of the transitions at a constant temperature, not higher than [T Ac3 - (20 ÷ 30)] o С;
- when processing workpieces of pseudo α- and α-titanium alloys, preform, at least at one of the transitions is deformed at a constant temperature in the temperature range of Ac3 T ÷ T Ar3 alloy to be treated;
- heat treatment is carried out by cooling the workpiece with a regulated speed, ensuring the flow of direct phase transformation by the diffusion mechanism;
- the cooling rate is chosen not more than the speed corresponding to the martensitic transformation in the β phase and not less than the speed corresponding to the highest intensity of the formation of annealing twins in the α phase;
- cooling is carried out to a temperature of the subsequent transition;
- the temperature of the subsequent transition is chosen below the temperature of the previous transition;
- the temperature of the subsequent transition is chosen equal to the temperature of the previous transition;
- cooling is carried out to a temperature below the temperature of the subsequent transition, with further heating to the temperature of the subsequent transition;
- cooling is carried out to room temperature, followed by heating to a temperature of a subsequent transition;
- at least after one of the transitions, it is heated to a temperature higher than the processing temperature at the previous transition, followed by cooling to the temperature of the subsequent transition;
- at least at one of the transitions, the workpiece is processed at a variable temperature;
- when processing billets of titanium and its alloys with the initial cast structure, before the first stage, additional processing is carried out, which ensures the occurrence of dynamic recrystallization in the β-phase and heat treatment, which ensures the occurrence of reverse phase transformations;
- when processing billets of titanium and its alloys with the initial cast structure, before the first stage, additional processing is carried out, which ensures the occurrence of dynamic recrystallization in the β-phase and heat treatment, which ensures the occurrence of direct phase transformations;
- the strain temperature in the subsequent stages is chosen below the strain temperature in the first stage;
- deformation is carried out in one step, while the number of transitions and the amount of accumulated deformation are selected depending on the depth of the layer being worked out and the plasticity resource of the processed material;
- the deformation is carried out in two stages, while the amount of accumulated deformation in the first stage is selected from the conditions for ensuring the grinding of the microstructure in the volume, which is determined from the ratio
Figure 00000002

where V 0 - the volume of the entire workpiece;
V 1 - the volume of the transformed part of the workpiece;
σ 1 - stress flow of a material with a microcrystalline structure;
σ 2 - stress flow of the material in the original workpiece,
in addition, the temperature of the second stage is chosen not higher than the temperature of the first stage of deformation;
- the deformation is carried out in three stages, and in the third stage, when using the axial components of the load, the workpiece is shaped;
- the axisymmetric billet in the form of a rod is taken as the initial one, the size of which in the cross section is chosen the smaller, the smaller the given grain size, while uniaxial tension is used as the axial component of the load;
- the axisymmetric blank in the form of a washer is taken as the initial one, the height of which is selected the smaller, the smaller the given grain size, while in the second stage, uniaxial compression is used as the axial component of the load.

- на первом этапе заготовку деформируют сочетанием кручения со сжатием;
- на первом этапе заготовку деформируют сочетанием кручения с растяжением;
- на первом этапе заготовку деформируют попеременно кручением, растяжением и сжатием;
- на первом этапе кручение совмещают с воздействием знакопеременного осевого нагружения;
- на первом этапе заготовку деформируют, совмещая осевое нагружение со знакопеременным кручением;
- на первом этапе при монотонном двухкомпонентном нагружении отношение осевой компоненты деформирующего усилия к крутящей выбирают не более 0,2;
- на втором этапе заготовку деформируют сочетанием сжатия с кручением;
- на втором этапе заготовку деформируют сочетанием сжатия с растяжением;
- заготовку деформируют в оболочке, изготовленной из материала, способного к сверхпластической деформации, при этом предварительно деформируют оболочку одноосным растяжением до обеспечения контакта между заготовкой и оболочкой по боковой поверхности заготовки, препятствующего их смещению друг относительно друга в процессе обработки;
- при обработке полой заготовки, во внутрь заготовки устанавливают сердечник, а деформации подвергают заготовку;
- при обработке полой заготовки многокомпонентным нагруженном во внутрь заготовки устанавливают сердечник, изготовленный из материала, который при температурно-скоростных режимах обработки заготовки деформируется в условиях сверхпластичности, а деформации, преимущественно на втором этапе, подвергают и сердечник и заготовку;
- заготовку в сборе с сердечником деформируют в оболочке, изготовленной из материала, способного к сверхпластической деформации, при этом предварительно деформируют оболочку одноосным растяжением до обеспечения контакта между заготовкой и оболочкой по боковой поверхности заготовки, препятствующего их смещению друг относительно друга в процессе обработки;
- сердечник выполняют полым;
- сердечник выполняют сплошным;
- заготовку и сердечник деформируют совместно;
- заготовку и сердечник деформируют раздельно;
- обработку заготовки выполняют в условиях раздачи сердечника путем подачи во внутреннюю полость сердечника под давлением рабочей среды.
- at the first stage, the workpiece is deformed by a combination of torsion and compression;
- at the first stage, the workpiece is deformed by a combination of torsion and tension;
- at the first stage, the workpiece is deformed alternately by torsion, tension and compression;
- at the first stage, torsion is combined with the action of alternating axial loading;
- at the first stage, the workpiece is deformed, combining axial loading with alternating torsion;
- at the first stage, with monotonous two-component loading, the ratio of the axial component of the deforming force to the torque is selected no more than 0.2;
- at the second stage, the workpiece is deformed by a combination of compression with torsion;
- at the second stage, the workpiece is deformed by a combination of compression with tension;
- the workpiece is deformed in a shell made of a material capable of superplastic deformation, while the shell is pre-deformed by uniaxial tension to ensure contact between the workpiece and the shell along the side surface of the workpiece, which prevents them from being displaced relative to each other during processing;
- when processing a hollow workpiece, a core is installed inside the workpiece, and the workpiece is subjected to deformation;
- when processing a hollow billet with a multicomponent loaded inside the billet, a core made of a material is installed, which is deformed under conditions of super-plasticity under conditions of temperature and speed of processing the billet, and the core and the billet are subjected to deformation, mainly in the second stage;
- the workpiece assembly with the core is deformed in a shell made of a material capable of superplastic deformation, while the shell is preliminarily deformed by uniaxial tension to ensure contact between the workpiece and the shell along the side surface of the workpiece, which prevents them from being displaced relative to each other during processing;
- the core is hollow;
- the core is solid;
- the workpiece and the core are deformed together;
- the workpiece and the core are deformed separately;
- processing the workpiece is performed in the conditions of distribution of the core by feeding into the inner cavity of the core under the pressure of the working medium.

- между заготовкой и сердечником размещают материал, который по крайней мере в процессе обработки заготовки приобретает вязкотекучие свойства. - a material is placed between the workpiece and the core, which at least during the processing of the workpiece acquires viscous flow properties.

- после обработки заготовки осуществляют раздачу заготовки путем подачи в полость между заготовкой и сердечником под давлением рабочей среды. - after processing the workpiece, the workpiece is distributed by feeding into the cavity between the workpiece and the core under the pressure of the working medium.

- обработку полых тонкостенных заготовок осуществляют в оболочке, при этом предварительно осуществляют раздачу заготовок до обеспечения контакта между заготовкой и оболочкой по боковой поверхности заготовки, препятствующего их смещению друг относительно друга в процессе обработки;
- оболочку выполняют из материала, который при выбранных температурно-скоростных режимах обработки заготовки деформируется в условиях сверхпластичности;
- полую заготовку устанавливают между оболочкой и сердечником, изготовленными из материала, не претерпевающего формоизменения при обработке заготовки, обеспечивают равномерный контакт по всей контактируемой поверхности заготовки и сердечника, препятствующий взаимному смещению заготовки, оболочки и сердечника при обработке, а деформирование заготовки выполняют путем смещения оболочки и сердечника друг относительно друга;
- заготовку и контактируемые поверхности оболочки и сердечника изготавливают конусной формы;
- контакт между полой заготовкой, оболочкой и сплошным сердечником обеспечивают за счет образования термического натяга;
- контакт между полой заготовкой, оболочкой и сплошным сердечником обеспечивают за счет паяного соединения, при этом начальную толщину прослойки Δ выбирают из условия 50,0 мкм<Δ<200,0 мкм;
- при обработке пластин, их размещают между оболочкой и стержнем с обеспечением контакта по всей поверхности посредством предварительной деформации пластин, а деформирование в процессе обработки осуществляют смещением оболочки и стержня друг относительно друга;
- оболочку и стержень выполняют конусной формы, при этом предварительную деформацию пластин осуществляют при сборке;
- при обработке заготовок в виде прутков кручение осуществляют путем приложения деформирующего усилия к торцевой поверхности, равномерно по площади, имеющей радиус r, равный 0,7<r<R, где R - радиус обрабатываемой заготовки;
- деформирующее усилие на обрабатываемую заготовку передают за счет неразъемного соединения ее с инструментом;
- неразъемное соединение выполняют сваркой плавлением;
- неразъемное соединение выполняют сваркой в твердой фазе;
- неразъемное соединение выполняют пайкой, при этом материал припоя выбирают из условия, что его температура плавления выше температуры обработки заготовки, а толщину прослойки выбирают из соотношения 50,0 мкм<Δ<200,0 мкм;
- деформирующее усилие на обрабатываемую заготовку передают за счет разъемного соединения ее с инструментом.
- the processing of hollow thin-walled preforms is carried out in the shell, while pre-dispensing of the preforms is carried out until contact between the preform and the shell is made along the side surface of the preform, which prevents them from moving relative to each other during processing;
- the shell is made of a material that, at the selected temperature and speed modes of processing the workpiece, is deformed under conditions of superplasticity;
- a hollow workpiece is installed between the shell and the core, made of a material that does not undergo a change during processing of the workpiece, provide uniform contact across the entire contact surface of the workpiece and the core, preventing mutual displacement of the workpiece, shell and core during processing, and the deformation of the workpiece is performed by displacing the shell and core relative to each other;
- the workpiece and the contact surfaces of the shell and core are made conical in shape;
- the contact between the hollow billet, the shell and the solid core is ensured by the formation of thermal interference;
- the contact between the hollow billet, the shell and the solid core is provided by a solder joint, while the initial thickness of the layer Δ is chosen from the condition of 50.0 μm <Δ <200.0 μm;
- when processing plates, they are placed between the shell and the rod with contact across the entire surface by preliminary deformation of the plates, and deformation during processing is carried out by displacing the shell and the rod relative to each other;
- the shell and the rod are conical in shape, while the preliminary deformation of the plates is carried out during assembly;
- when processing workpieces in the form of rods, torsion is carried out by applying a deforming force to the end surface, uniformly over an area having a radius r equal to 0.7 <r <R, where R is the radius of the workpiece;
- the deforming force on the workpiece is transmitted due to its integral connection with the tool;
- one-piece connection is performed by fusion welding;
- one-piece connection is performed by welding in the solid phase;
- one-piece connection is performed by soldering, while the solder material is selected from the condition that its melting temperature is higher than the workpiece processing temperature, and the interlayer thickness is selected from the ratio of 50.0 μm <Δ <200.0 μm;
- the deforming force on the workpiece is transmitted due to its detachable connection with the tool.

Эффективность измельчения микроструктуры в предлагаемом техническом решении достигается за счет использования мягких схем нагружения или их сочетания со средними и жесткими схемами нагружения, обеспечивающих достижение более значительных степеней накопленной деформации, и тем самым снижение температуры рекристаллизации, или при заданной температуре увеличение рекристаллизованного объема и скорости протекания процесса рекристаллизации. Причем сдвиговая деформация при обработке крупногабаритных заготовок эффективно используется за счет того, что сдвигу подвергается не сразу вся заготовка, а поверхностные слои. The efficiency of grinding the microstructure in the proposed technical solution is achieved through the use of soft loading schemes or their combination with medium and hard loading schemes, which ensure the achievement of more significant degrees of accumulated deformation, and thereby lowering the temperature of recrystallization, or at a given temperature, increasing the recrystallized volume and speed of the process recrystallization. Moreover, shear deformation during the processing of large-sized workpieces is effectively used due to the fact that not all of the workpiece is subjected to shear immediately, but surface layers.

Достигаемые при такой обработке степени деформации обеспечивают измельчение зерна:
- или в процессе деформации только за счет динамической рекристаллизации;
- или в результате деформации и развития процесса статической рекристаллизации в процессе термообработки после деформации;
- или в результате деформации, развития динамической рекристаллизации в одной фазе и термообработки, обеспечивающей протекание прямых фазовых превращений;
- или в результате деформации, развития статической рекристаллизации при термообработке после деформации и второго цикла термообработки, обеспечивающего протекание обратных фазовых превращений.
The degree of deformation achieved with this treatment provides grain refinement:
- or in the process of deformation only due to dynamic recrystallization;
- or as a result of deformation and development of the process of static recrystallization during heat treatment after deformation;
- or as a result of deformation, the development of dynamic recrystallization in one phase and heat treatment, ensuring the occurrence of direct phase transformations;
- or as a result of deformation, the development of static recrystallization during heat treatment after deformation and the second heat treatment cycle, which ensures the occurrence of reverse phase transformations.

Выбор той или иной альтернативы зависит от физических свойств обрабатываемого материала, от структуры в исходной заготовке, температурно-скоростных условий деформации, а также заданной или максимально допустимой степени деформации. The choice of one or another alternative depends on the physical properties of the material being processed, on the structure in the initial workpiece, the temperature and speed conditions of deformation, as well as the specified or maximum permissible degree of deformation.

Все вышеперечисленные условия принимаются во внимание при определении числа переходов при обработке на этапах. Например, когда обработке подвергается материал с низкими пластическими свойствами, требуемая проработка слоя достигается за счет использования многопереходной обработки, и рекристаллизационного отжига между переходами. All of the above conditions are taken into account when determining the number of transitions during processing in stages. For example, when a material with low plastic properties is subjected to processing, the required layer development is achieved through the use of multi-transition processing and recrystallization annealing between transitions.

Развитие процесса пластической деформации в условиях развития интенсивной сдвиговой деформации при кручении, стимулирует формирование в материале устойчивых дислокационных скоплений, что само по себе или в сочетании с последующей термической обработкой обеспечивает контролируемое развитие либо динамической, либо статической рекристаллизации, или в сочетании с фазовыми превращениями ускоряет развитие процессов трансформации крупнозернистой, или грубой пластинчатой микроструктуры в глобулярную, в том числе микродуплексную в поверхностных слоях. The development of the process of plastic deformation under the conditions of the development of intense shear deformation during torsion stimulates the formation of stable dislocation clusters in the material, which alone or in combination with the subsequent heat treatment ensures the controlled development of either dynamic or static recrystallization, or in combination with phase transformations, accelerates the development the processes of transformation of a coarse-grained, or coarse lamellar microstructure into a globular, including micro-duplex in host layers.

На втором этапе осевое нагружение растяжением либо сжатием создает однородное напряженное и деформированное состояние в поперечном сечении заготовки. Повышенная чувствительность напряжений течения к скорости деформации, типичная для материалов со сверхпластическими свойствами, трансформированного объема в поверхностных слоях, позволяет обработать на мелкое зерно при последующем деформировании уже центральную часть заготовки, обеспечивая протекание процесса деформации однородно по сечению, без образования шейки при растяжении или без образования ковочного креста при сжатии и преждевременного разрушения заготовки в целом. At the second stage, axial loading by tension or compression creates a uniform stress and strain state in the cross section of the workpiece. The increased sensitivity of flow stresses to the strain rate, typical for materials with superplastic properties, of the transformed volume in the surface layers, allows the central part of the workpiece to be processed into fine grain during subsequent deformation, ensuring the flow of the deformation process uniformly over the cross section, without neck formation under tension or without formation forging cross during compression and premature destruction of the workpiece as a whole.

Использование кручения на первом этапе и осуществление обработки за один этап позволяет получить регламентированно неоднородную по сечению микроструктуру за счет трансформации микроструктуры в поверхностных слоях заготовки. Обработка за два или более этапов позволяет получить однородную во всем объеме микроструктуру. The use of torsion at the first stage and the implementation of processing in one stage allows you to get a regulated microstructure non-uniform in cross section due to the transformation of the microstructure in the surface layers of the workpiece. Processing in two or more stages allows to obtain a microstructure that is uniform throughout the volume.

При обработке заготовок за два или более этапов, рекомендуемым условием является получение на первом этапе микроструктуры, обеспечивающей на последующих этапах протекание в проработанном слое деформации в условиях сверхпластичности. When processing workpieces in two or more stages, the recommended condition is to obtain a microstructure at the first stage, which ensures subsequent flow in the worked-out deformation layer under superplasticity conditions.

Предлагаемая механическая схема нагружения позволяет увеличить габариты обрабатываемых заготовок, за счет преимущественного увеличения длинновых размеров, так как на втором этапе можно использовать растяжение или растяжение с кручением. Возможность увеличения массы заготовок за счет увеличения длиннового размера без изменения поперечного обеспечивает равномерный прогрев заготовок за меньшее время, что позволяет получить в заготовках весом 200 кг и более микрокристаллическую структуру со средним размером зерен 10,0-15,0 мкм. The proposed mechanical loading scheme makes it possible to increase the dimensions of the workpieces being processed, due to the predominant increase in long dimensions, since in the second stage it is possible to use tension or tension with torsion. The possibility of increasing the mass of the workpieces by increasing the long size without changing the transverse ensures uniform heating of the workpieces in less time, which allows to obtain in the workpieces weighing 200 kg or more a microcrystalline structure with an average grain size of 10.0-15.0 microns.

С уменьшением поперечных размеров обрабатываемой заготовки возможно получение среднего размера зерен значительно менее 10,0-15,0 мкм. With a decrease in the transverse dimensions of the workpiece, it is possible to obtain an average grain size significantly less than 10.0-15.0 microns.

Снижение удельной энергоемкости при увеличении массы обрабатываемых заготовок достигается за счет того, что схема нагружения - кручением, требует меньших энергетических затрат. В частности, они уменьшаются из-за отсутствия деформирующего инструмента в рабочей зоне. Причем, чем больше размеры обрабатываемых заготовок, тем выше становится эффективность предлагаемого способа по данному критерию. The decrease in specific energy consumption with an increase in the mass of workpieces is achieved due to the fact that the loading scheme by torsion requires less energy. In particular, they are reduced due to the absence of a deforming tool in the working area. Moreover, the larger the dimensions of the processed workpieces, the higher the effectiveness of the proposed method according to this criterion.

Использование кручения в качестве основной компоненты нагружения при обработке заготовок позволяет в значительной степени (на порядок) по сравнению, например, со сжатием, увеличить скорость процесса при сохранении скорости деформации материала во всем объеме контролируемой, постоянной и оптимальной. Например, при подготовке структуры в заготовках диаметром 100,0 мм и длиной 250,0 мм, из титанового сплава ВТ6, в исходном состоянии имеющих литую структуру, при обеспечении скорости деформации на боковой поверхности 10-3 с-1, величина деформации е=3,6 была набрана за 12,0-15,0 минут. При этом 80% объема заготовки претерпело трансформацию в структуру типа микродуплекс. Аналогичная величина накопленной деформации, при сжатии такого же по размерам слитка, которая необходима для протекания полной трансформации, набирается за 4-7 рабочих смен и связана с необходимостью выполнения промежуточных подогревов.The use of torsion as the main component of loading during processing of billets allows to a large extent (an order of magnitude) compared, for example, with compression, to increase the speed of the process while maintaining the strain rate of the material in the entire volume of controlled, constant and optimal. For example, when preparing the structure in billets with a diameter of 100.0 mm and a length of 250.0 mm, made of VT6 titanium alloy, in the initial state having a cast structure, while ensuring a strain rate on the side surface of 10 -3 s -1 , the strain value is e = 3 6 was scored in 12.0-15.0 minutes. At the same time, 80% of the workpiece volume underwent transformation into a micro-duplex type structure. A similar value of the accumulated deformation, when compressing the same size ingot, which is necessary for the complete transformation to take place, is gained in 4-7 working shifts and is associated with the need for intermediate heating.

Эффективность способа подтверждается также и таким критерием, как отсутствие деформирующего инструмента в рабочей зоне, исключающее появление сил трения и связанных с их преодолением затрат, величина которых в известных решениях также растет с увеличением габаритов обрабатываемых заготовок. The effectiveness of the method is also confirmed by such a criterion as the absence of a deforming tool in the working area, which excludes the appearance of friction forces and the costs associated with overcoming them, the value of which in known solutions also grows with increasing dimensions of the processed workpieces.

Кроме того, сохранение поперечных размеров и увеличение длинновых размеров заготовки уменьшает время ее прогрева до рабочих температур, и делает практически независимым время нагрева от габаритов обрабатываемой заготовки. In addition, preserving the transverse dimensions and increasing the long dimensions of the workpiece reduces its warming up time to operating temperatures, and makes the heating time almost independent of the dimensions of the workpiece being processed.

Количество этапов и вид нагружения выбирают с учетом конфигурации исходной и конечной заготовки и размера зерен в исходной заготовке. Форма, геометрические размеры заготовок, а также исходная микроструктура определяют режимы деформационно-термической обработки заготовок с целью получения в них микрокристаллической структуры, а также виды используемого нагружения. Например, полые заготовки целесообразно обрабатывать кручением. При обработке длинномерных заготовок на первом этапе используют кручение или кручение с растяжением, а на последующих - только растяжение. При обработке заготовок с малой длиной на первом этапе используют кручение или кручение со сжатием, а на последующих - только сжатие. В тех случаях, когда требуется обработать заготовку с малопластичной структурой, деформацию заготовок целесообразно осуществлять в оболочках. The number of stages and type of loading is chosen taking into account the configuration of the initial and final workpiece and the grain size in the original workpiece. The shape, geometric dimensions of the workpieces, as well as the initial microstructure, determine the modes of deformation-heat treatment of the workpieces in order to obtain a microcrystalline structure in them, as well as the types of loading used. For example, it is advisable to process hollow billets by torsion. When processing long workpieces, torsion or torsion with tension is used in the first stage, and only tension in the subsequent ones. When processing workpieces with a short length, torsion or torsion with compression is used in the first stage, and only compression in the subsequent ones. In those cases when it is required to process a workpiece with a low-plastic structure, it is advisable to deform the workpieces in shells.

Количество этапов и вид нагружения выбирают с учетом заданного распределения размера зерен в поперечном сечении заготовки. В тех случаях, когда необходимо выполнить лишь поверхностную обработку заготовок, целесообразно использовать только кручение. Заданный размер зерен в поперечном сечении обрабатываемых заготовок достигается благодаря заданному уровню величины накопленной в процессе кручения деформации, которая определяется углом закручивания, скоростью и возможностью реверсивного закручивания. The number of stages and type of loading is selected taking into account a given distribution of grain size in the cross section of the workpiece. In cases where it is necessary to perform only surface treatment of the workpieces, it is advisable to use only torsion. The predetermined grain size in the cross section of the workpieces being processed is achieved due to the predetermined level of the strain accumulated during the torsion process, which is determined by the twist angle, speed and the possibility of reverse twisting.

При обработке заготовок из титана и его сплавов, степень и температурно-скоростные условия деформации на переходе достаточно выбирать обеспечивающими протекание динамической рекристаллизации лишь в β-фазе. Наличие многих равнозначных систем скольжения в объемоцентрированной кубической решетке высокотемпературной аллотропической модификации β-фазы определяет развитие пластического течения материала за счет множественного скольжения. Сравнительно низкое значение энергии дефекта упаковки для β-фазы Е~20 эрг/мм2 [4], является причиной появления устойчивых, как плоских, так и пространственных дислокационных скоплений, преобразующихся при дальнейшей деформации в ячеистую микроструктуру с размером ячеек 1-2 мкм, с толщиной стенок 0.6-0.7 мкм и состоящих из объемных клубков с высокой плотностью дислокаций на границе и низкой плотностью дислокаций внутри ячеек. Дальнейшая деформация приводит к уменьшению толщины границ ячеек и увеличению их кривизны. На этом фоне происходит также увеличение кристаллографической разориентировки между соседними ячейками. Подобная эволюция дислокационной структуры, как известно, предшествует началу динамической рекристаллизации, следствием которой является образование высокоугловых межзеренных границ. Очевидно, что рекристаллизация в β-фазе происходит при меньших степенях деформации, что в результате снижает общий уровень работы деформирования, необходимой для измельчения структуры. Выполнение между переходами термической обработки, направленной на обеспечение протекания прямого фазового превращения по диффузионному механизму, например при охлаждении заготовки с контролируемой скоростью, приведет к выделению α-фазы в тройных стыках вновь образованных межзеренных границах β-фазы. Преимущественное выделение α-фазы на тройных стыках обусловлено повышенным значением коэффициента диффузии на межзеренной (β-β) - границе общего типа по сравнению со специальной когерентной межфазной (β-α) - границей, а также большей их протяженностью на единицу объема за счет малого размера зерен. С другой стороны, высокий уровень энергии межзеренной границы по сравнению с межфазной является причиной появления градиента химического потенциала, который определяет направленный диффузионный массоперенос. Таким образом, и с термодинамической и с кинетической точек зрения становится более выгодным выделение α-фазы в тройных стыках, чем на межфазных границах. В итоге происходит формирование структуры микродуплекс.When processing billets of titanium and its alloys, it is sufficient to choose the degree and temperature-speed conditions of deformation at the transition that ensure the occurrence of dynamic recrystallization only in the β phase. The presence of many equivalent slip systems in the body-centered cubic lattice of the high-temperature allotropic modification of the β phase determines the development of the plastic flow of the material due to multiple slip. The relatively low value of the stacking fault energy for the β phase, E ~ 20 erg / mm 2 [4], causes the appearance of stable, both flat and spatial dislocation clusters, which are transformed upon further deformation into a cellular microstructure with a mesh size of 1-2 μm, with a wall thickness of 0.6-0.7 μm and consisting of bulk coils with a high dislocation density at the boundary and a low dislocation density inside the cells. Further deformation leads to a decrease in the thickness of the cell boundaries and an increase in their curvature. Against this background, an increase in crystallographic misorientation between neighboring cells also occurs. Such an evolution of the dislocation structure, as is known, precedes the onset of dynamic recrystallization, the result of which is the formation of high-angle grain boundaries. It is obvious that recrystallization in the β-phase occurs at lower degrees of deformation, which as a result reduces the overall level of deformation required to grind the structure. The implementation between the transitions of heat treatment aimed at ensuring the occurrence of direct phase transformation by the diffusion mechanism, for example, when the workpiece is cooled at a controlled speed, will lead to the release of the α phase in the triple joints of the newly formed intergranular boundaries of the β phase. The predominant separation of the α phase at triple junctions is due to the increased value of the diffusion coefficient at the intergranular (β-β) - boundary of the general type compared to the special coherent interphase (β-α) - boundary, as well as their greater length per unit volume due to the small size grains. On the other hand, a high energy level of the intergranular boundary as compared with the interphase one is the cause of the appearance of a chemical potential gradient, which determines the directional diffusion mass transfer. Thus, from both the thermodynamic and kinetic points of view, it becomes more advantageous to isolate the α phase at triple junctions than at interphase boundaries. As a result, microduplex structure is formed.

При обработке заготовок из титана и его сплавов при такой же степени деформации, которая необходима для развития динамической рекристаллизации, температурно-скоростные условия деформации на переходе, выбирают обеспечивающими протекание статической рекристаллизации в β-фазе при последующей термообработке, что позволяет включить в процесс трансфоромации структуры больший слой в обрабатываемой кручением или кручением с растяжением заготовке. Рекристаллизационный отжиг между переходами обеспечивает протекание в этих слоях статической и метадинамической рекристаллизации, что в сочетании с предшествующей на переходе пластической деформации динамической рекристаллизацией увеличивает равномерность и полноту образования межзеренных границ в β-фазе. Последующая термическая обработка, направленная на прямое фазовое превращение, развивающееся по диффузионному механизму, как и в предыдущем случае обеспечивает получение структуры микродуплексного типа. When treating billets of titanium and its alloys with the same degree of deformation that is necessary for the development of dynamic recrystallization, the temperature and speed conditions of deformation at the transition are chosen to ensure the occurrence of static recrystallization in the β phase during subsequent heat treatment, which allows us to include a larger structure in the process of transformation layer in the workpiece processed by torsion or torsion with tension. Recrystallization annealing between transitions ensures the occurrence of static and metadynamic recrystallization in these layers, which, in combination with the dynamic recrystallization preceding the plastic strain transition, increases the uniformity and completeness of the formation of grain boundaries in the β phase. Subsequent heat treatment aimed at direct phase transformation, which develops according to the diffusion mechanism, as in the previous case, provides a micro-duplex type structure.

При обработке заготовок из (α+β) титановых сплавов, заготовку по крайней мере на одном из переходов деформируют при постоянной температуре, не более [ТАс3-(20÷30)] oС. При нагреве до указанной температуры микроструктура, как правило, представляет собой колонии тонких пластин α-фазы в матричной β-фазе. При этом достигаемое минимальное количество α-фазы не меняет их пластинчатую морфологию, сохраняя способность ограничивать рост зерен рекристаллизующейся матричной β-фазы. Выполняемая при этом деформационно-термическая обработка обеспечивает развитие трансформации грубой пластинчатой структуры по одной из трех, описанных выше схем. Эти режимы рекомендуются для заготовок с исходной структурой с достаточно большим размером β-зерна, порядка 1 мм и более.When processing workpieces from (α + β) titanium alloys, the workpiece is deformed at least at one of the transitions at a constant temperature, not more than [T Ac3 - (20 ÷ 30)] o C. When heated to the indicated temperature, the microstructure, as a rule, represents a colony of thin plates of the α-phase in the matrix β-phase. In this case, the achieved minimum amount of the α phase does not change their lamellar morphology, while retaining the ability to limit the grain growth of the recrystallized matrix β phase. The deformation-heat treatment performed in this case provides the development of the transformation of the rough plate structure according to one of the three schemes described above. These modes are recommended for workpieces with the initial structure with a sufficiently large β-grain size, of the order of 1 mm or more.

При обработке заготовок из α-титановых сплавов, заготовку по крайней мере на одном из переходов деформируют при постоянной температуре в интервале температур ТАс3 и ТAr3 для обрабатываемого сплава. Обработка сплавов указанной группы в двухфазном α+β температурном интервале дает возможность с наибольшей интенсивностью реализовывать преимущества обработки β-фазы, в условиях сдержанного роста зерен в двух фазной области.When processing workpieces of α-titanium alloys, preform, at least at one of the transitions is deformed at a constant temperature in the temperature range T T Ac3 and Ar3 alloy to be treated. The processing of alloys of this group in the two-phase α + β temperature range makes it possible to most advantageously realize the benefits of processing the β-phase under conditions of moderate grain growth in the two phase region.

Термическую обработку в заготовках, подвергаемых деформированию, на переходах или на этапах осуществляют посредством охлаждения с регламентированной скоростью, обеспечивающей протекание прямого фазового превращения по диффузионному механизму, обеспечивающего β→α превращение преимущественно в тройных стыках и на межзеренных границах β-фазы. Heat treatment in preforms subjected to deformation, at transitions or at stages is carried out by cooling at a regulated speed, which ensures the direct phase transformation through the diffusion mechanism, which ensures β → α transformation mainly in triple joints and at intergranular boundaries of the β phase.

Скорость охлаждения выбирают не более скорости, скорости соответствующей мартенситному превращению в β-фазе и не менее скорости соответствующей наибольшей интенсивности образования двойников отжига в α-фазе. Для многих сплавов эта скорость является оптимальной с точки зрения одновременного протекания следующих процессов: фазовых превращений по диффузионному механизму, рекристаллизации, в том числе и метадинамической, а также образования двойников отжига, способствующих развитию процессов фрагментации α-пластин при последующем нагреве. The cooling rate is chosen not more than the speed, the speed corresponding to the martensitic transformation in the β phase and not less than the speed corresponding to the highest intensity of the formation of annealing twins in the α phase. For many alloys, this speed is optimal from the point of view of the simultaneous occurrence of the following processes: phase transformations by the diffusion mechanism, recrystallization, including metadynamic, as well as the formation of annealing twins, which contribute to the development of fragmentation of α-plates during subsequent heating.

Охлаждение осуществляют до температуры последующего перехода с тем, чтобы совместить завершение процесса термообработки с процессом деформационной обработки. Снижение времени на охлаждение и нагрев в этом случае оказывает положительное влияние на уменьшение конечного размера зерен трансформированной микроструктуры. Cooling is carried out to a temperature of the subsequent transition in order to combine the completion of the heat treatment process with the deformation processing. Reducing the time for cooling and heating in this case has a positive effect on reducing the final grain size of the transformed microstructure.

Температуру последующего перехода выбирают ниже температуры предыдущего перехода. В том случае, когда требуется получить минимально возможный размер зерен, процесс обработки необходимо осуществлять с понижением температуры на каждом из последующих переходов. Обработка заготовок на переходе в этом случае может рассматриваться, как метод повышения ресурса пластичности заготовки при ее обработке на последующих переходах при более низкой температуре за счет постепенного измельчения зерен. Снижение температуры и увеличение запаса пластичности за счет мелкого зерна трансформированной микроструктуры, полученной при обработке заготовок на предыдущих переходах дает возможность повысить степень или скорость деформации, что в сочетании со снижением температуры позволяет не только активизировать развитие динамической рекристаллизации на последующих переходах, но и получать трансформированную микроструктуру с более мелким размером зерна. The temperature of the subsequent transition is chosen below the temperature of the previous transition. In the case when it is required to obtain the smallest possible grain size, the processing process must be carried out with decreasing temperature at each of the subsequent transitions. In this case, the processing of billets at the transition can be considered as a method of increasing the plasticity resource of the billet during its processing at subsequent transitions at a lower temperature due to the gradual grinding of grains. A decrease in temperature and an increase in the plasticity margin due to the fine grain of the transformed microstructure obtained by processing the workpieces at previous transitions makes it possible to increase the degree or rate of deformation, which, combined with a decrease in temperature, allows not only to activate the development of dynamic recrystallization at subsequent transitions, but also to obtain a transformed microstructure with a smaller grain size.

Температуру последующего перехода выбирают равной температуре предыдущего перехода. В тех случаях, когда необходимо повысить полноту трансформации, однородность распределения зерен в объеме за счет сочетания деформационной обработки с термической, например в случае обработки однофазных материалов, обработку на переходах целесообразно выполнять при одинаковой температуре. The temperature of the subsequent transition is chosen equal to the temperature of the previous transition. In cases where it is necessary to increase the completeness of the transformation, the uniformity of the distribution of grains in the volume due to the combination of deformation processing with heat treatment, for example, in the case of processing single-phase materials, it is advisable to perform processing at the transitions at the same temperature.

Охлаждение осуществляют до температуры ниже температуры последующего перехода, с дальнейшим нагревом до температуры последующего перехода. Такая термоциклическая обработка направлена на реализацию более полного протекания прямых фазовых превращений и интенсификации процесса трансформации структуры. Cooling is carried out to a temperature below the temperature of the subsequent transition, with further heating to the temperature of the subsequent transition. Such thermocyclic treatment is aimed at realizing a more complete course of direct phase transformations and intensification of the structure transformation process.

Охлаждение до комнатной температуры с последующим нагревом до температуры следующего перехода, особенно с регламентированной скоростью, обеспечивает появление фазового наклепа, необходимого для обеспечения прохождения в пластинах α-фазы возврата, или полигонизации, или двойникования. Наложение процессов фазового наклепа на процессы возврата ускоряет формирование малоугловых границ и двойникование. Последующий нагрев приводит к фрагментации пластин α-фазы по структурным дефектам, а именно по малоугловым границам и двойникам, в процессе обратного фазового превращения. Cooling to room temperature, followed by heating to the temperature of the next transition, especially with a regulated speed, provides the appearance of phase hardening necessary to ensure the passage of the α-phase return, or polygonization, or twinning in the plates. The superposition of phase hardening processes on the return processes accelerates the formation of small-angle boundaries and twinning. Subsequent heating leads to fragmentation of the α-phase plates by structural defects, namely, by small-angle boundaries and twins, in the process of reverse phase transformation.

По крайней мере после одного из переходов осуществляют нагрев до температуры выше температуры обработки на предыдущем переходе и охлаждение до температуры последующего перехода. Целесообразность подобной операции обусловлена возможностью в ряде случаев, например при обработке материалов, в которых при нагреве протекают фазовые превращения, воздействовать на процесс трансформации структуры на этапе развития обратных фазовых превращений. At least after one of the transitions, heating is carried out to a temperature above the processing temperature at the previous transition and cooling to the temperature of the subsequent transition. The expediency of such an operation is due to the possibility in some cases, for example, when processing materials in which phase transformations occur during heating, to influence the process of structure transformation at the stage of development of reverse phase transformations.

По крайней мере, на одном из переходов обработку заготовки выполняют при переменной температуре. Актуальность данной операции становится очевидной на примере обработки α-титановых сплавов, когда интервал температур одновременного существования α- и β-фаз чрезвычайно узок, поэтому обработка заготовок при переменой температуре, т.е в режиме осциляции внутри или с кратковременным выходом за пределы двухфазной области, один из приемов получения в данных материалах микрокристаллической структуры. Кроме того, совмещение деформационной обработки с термоциклированием активизирует процессы фрагментации α-пластин как за счет образования фрагментов при деформации, так и за счет развития прямых и обратных фазовых превращений. At least at one of the transitions, the workpiece is processed at a variable temperature. The relevance of this operation becomes apparent on the example of processing α-titanium alloys, when the temperature range for the simultaneous existence of α and β phases is extremely narrow, therefore processing the workpieces with a change in temperature, i.e. in the oscillation mode inside or with a short-term exit beyond the two-phase region, one of the methods for obtaining microcrystalline structure in these materials. In addition, the combination of deformation processing with thermal cycling activates the processes of fragmentation of α-plates both due to the formation of fragments during deformation and due to the development of direct and reverse phase transformations.

При обработке заготовок из титана и его сплавов с исходной литой структурой, перед первым этапом осуществляют дополнительную обработку, обеспечивающую протекание динамической рекристаллизации в β-фазе и термическую обработку, обеспечивающую протекание обратных фазовых превращений. Достаточно мягкий способ обработки, к которому относится предложенная операция, позволяет, используя механические особенности обработки кручением, начинать обработку материала, имеющего литую структуру и обеспечить массированное развитие динамической рекристаллизации в β-фазе. Дополнительный эффект - гомогенизация, т.е. выравнивание химического состава в слитках по объему за время, на порядки меньшее, чем при традиционной термической обработке. When processing billets of titanium and its alloys with the initial cast structure, before the first stage, additional processing is carried out, which ensures the occurrence of dynamic recrystallization in the β-phase and heat treatment, which ensures the occurrence of reverse phase transformations. A fairly mild processing method, to which the proposed operation relates, allows, using the mechanical features of torsion processing, to begin processing a material having a cast structure and to ensure the massive development of dynamic recrystallization in the β phase. An additional effect is homogenization, i.e. alignment of the chemical composition of the ingots in volume over time, by orders of magnitude less than with conventional heat treatment.

При обработке заготовок из титана и его сплавов с исходной литой структурой, перед первым этапом осуществляют дополнительную обработку, обеспечивающую протекание динамической рекристаллизации в β-фазе и термическую обработку, обеспечивающую протекание прямых фазовых превращений. При обработке некоторых заготовок, например, подвергнутых предварительно гомогенизирующему отжигу, но по-прежнему имеющих литую микроструктуру, возможно выполнять их деформационную обработку в двухфазной области вблизи точки Ас3. При этом протекание динамической рекристаллизации в прослойках β-фазы, расположенных между пластинами α-фазы не будет сопровождаться ускоренным ростом β-зерен, а последующий нагрев заготовки в однофазную β-область позволит использовать рекристаллизованные зерна, как зародыши при обратных фазовых превращениях, повышая однородность распределения β-зерен в объеме обрабатываемой заготовки. When processing billets of titanium and its alloys with the initial cast structure, before the first stage, additional processing is carried out, which ensures the occurrence of dynamic recrystallization in the β-phase and heat treatment, which ensures the occurrence of direct phase transformations. When processing some workpieces, for example, subjected to pre-homogenizing annealing, but still having a cast microstructure, it is possible to perform their deformation processing in a two-phase region near the Ac3 point. In this case, the occurrence of dynamic recrystallization in interlayers of the β-phase located between the plates of the α-phase will not be accompanied by accelerated growth of β-grains, and subsequent heating of the preform into the single-phase β-region will allow the use of recrystallized grains, like nuclei during reverse phase transformations, increasing the uniformity of distribution β-grains in the volume of the workpiece.

Температуру деформации на последующих этапах выбирают ниже температуры деформации на первом этапе. Целесообразность данного ограничения определяется тем, что на последующих этапах обработки заготовки возможно использование интенсивной деформации, направленной в том числе и на формообразование конечного изделия. Интенсивная обработка, как известно, сопровождается интенсивным тепловыделением, что может в итоге привести к огрублению уже трансформированной на предыдущих этапах микроструктуры. The deformation temperature in subsequent stages is chosen below the deformation temperature in the first stage. The feasibility of this restriction is determined by the fact that at the subsequent stages of processing the workpiece, it is possible to use intense deformation, which is also aimed at shaping the final product. Intensive processing, as is known, is accompanied by intense heat generation, which may ultimately lead to coarsening of the microstructure already transformed at the previous stages.

Пластическую деформацию заготовок осуществляют за один этап, при этом количество переходов и величину накопленной деформации выбирают в зависимости от глубины прорабатываемого слоя и ресурса пластичности обрабатываемого материала. Необходимость этого условия обусловлена ограниченным в каждом случае ресурсом пластичности, определяемым исходной микроструктурой обрабатываемого материала и соответствием располагаемому ресурсу пластичности предельной деформации в поверхностных слоях обрабатываемой заготовки. Plastic deformation of the workpieces is carried out in one step, while the number of transitions and the amount of accumulated deformation are selected depending on the depth of the layer being worked out and the plasticity resource of the processed material. The necessity of this condition is due to the limited plasticity resource in each case, determined by the initial microstructure of the material being processed and the correspondence to the available plasticity resource of the ultimate strain in the surface layers of the processed workpiece.

В тех случаях, когда деформацию осуществляют за два этапа, величину накопленной деформации на первом этапе целесообразно выбирать из условия обеспечения измельчения микроструктуры в объеме заготовки, который определяют из соотношения:

Figure 00000003

где V0 - объем всей заготовки;
V1 - объем трансформированной части заготовки;
σ1 - напряжения течения материала с микрокристаллической структурой;
σ2 - напряжения течения материала в исходной заготовке,
а температуру второго этапа при этом выбирать не выше температуры первого этапа деформирования. Данное выражение получено расчетным путем, при анализе ситуации, когда деформации подвергают композит. При этом полагают, что механическое поведение отдельных элементов композита и поведение композита в целом связано принципом аддетивности.In cases where the deformation is carried out in two stages, the value of the accumulated deformation in the first stage, it is advisable to choose from the conditions for ensuring the grinding of the microstructure in the volume of the workpiece, which is determined from the ratio:
Figure 00000003

where V 0 - the volume of the entire workpiece;
V 1 - the volume of the transformed part of the workpiece;
σ 1 - stress flow of a material with a microcrystalline structure;
σ 2 - stress flow of the material in the original workpiece,
and the temperature of the second stage in this case should be chosen no higher than the temperature of the first stage of deformation. This expression is obtained by calculation, when analyzing the situation when the composite is subjected to deformation. It is believed that the mechanical behavior of the individual elements of the composite and the behavior of the composite as a whole are related by the principle of additivity.

Если деформацию осуществляют за три этапа, на третьем этапе осевую компоненту нагружения используют для осуществления формообразования заготовки. В тех случаях, когда изготовление той или иной детали связано со значительным формоизменением, сопровождающимся интенсивной сдвиговой деформацией, на первых этапах целесообразно выполнять подготовку микроструктуры в участках заготовки, а на других сочетать подготовку структуры с интенсивным формоизменением. If the deformation is carried out in three stages, in the third stage, the axial component of the load is used to shape the workpiece. In those cases when the manufacture of a particular part is associated with significant shaping, accompanied by intense shear deformation, it is advisable to prepare the microstructure in the sections of the workpiece at the first stages, and to combine the preparation of the structure with intensive shaping at others.

В качестве исходной берут осесимметричную заготовку в виде прутка, размер которой в поперечном сечении выбирают тем меньшим, чем меньше заданный размер зерен, при этом в качестве осевой компоненты нагружения используют одноосное растяжение. Одним из параметров, определяющих процесс подготовки структуры, является исходная геометрия обрабатываемых заготовок. Уменьшение поперечных размеров заготовок расширяет возможность использования скорости нагрева и охлаждения для решения задачи получения микроструктуры с заданным размером зерен и необходимой однородностью распределения их по объему заготовки. Кроме того, при обработке крупногабаритных осесимметричных заготовок, их массу можно увеличить не изменяя их диаметра, а только за счет изменения длины. В этом случае появляется возможность не только расширить спектр получаемых структур, но и повысить производительность процесса. Поскольку за один технологический цикл можно обработать одну длинномерную заготовку кручением с растяжением, с последующим разделением ее на несколько заготовок, взамен обработки отдельных коротких заготовок с соблюдением критического для сжатия соотношения высоты заготовки к диаметру,
В качестве исходной берут осесимметричную заготовку в виде шайбы, размер которой по высоте выбирают тем меньшим, чем меньше заданный размер зерен, при этом на втором этапе, в качестве осевой компоненты нагружения используют одноосное сжатие. При обработке заготовок типа шайбы необходимость уменьшения высотного размера вызвана стремлением в больших интервалах изменять скорость нагрева или охлаждения, что в итоге расширяет область достижимых размеров зерен трансформированной микроструктуры, в том числе и минимально возможных.
An axisymmetric billet in the form of a bar is taken as the initial one, the size of which in the cross section is chosen the smaller, the smaller the given grain size, while uniaxial tension is used as the axial component of the load. One of the parameters that determine the process of preparing the structure is the initial geometry of the processed workpieces. Reducing the transverse dimensions of the workpieces expands the possibility of using the heating and cooling rates to solve the problem of obtaining a microstructure with a given grain size and the necessary uniformity of their distribution over the volume of the workpiece. In addition, when processing large axisymmetric blanks, their mass can be increased without changing their diameter, but only by changing the length. In this case, it becomes possible not only to expand the spectrum of the resulting structures, but also to increase the productivity of the process. Since it is possible to process one long workpiece by torsion with tension during one technological cycle, with its subsequent division into several workpieces, instead of processing individual short workpieces in compliance with the critical compression ratio of the workpiece height to diameter,
An axisymmetric billet in the form of a washer is taken as the initial one, the size of which is chosen in height the smaller, the smaller the given grain size, while in the second stage, uniaxial compression is used as the axial component of loading. When processing blanks of the washer type, the need to reduce the height size is caused by the desire to change the heating or cooling rate in large intervals, which ultimately expands the range of achievable grain sizes of the transformed microstructure, including the minimum possible.

На первом этапе заготовку деформируют сочетанием кручения со сжатием. Кручение со сжатием позволяет продеформировать заготовку на более значительную степень деформации. Тем самым достигается дополнительное снижение температуры рекристаллизации, и как следствие, уменьшается средний размер зерен в трансформированной структуре. Данную операцию рекомендуется применять в тех случаях, когда обработке подвергают заготовку типа шайбы. At the first stage, the workpiece is deformed by a combination of torsion and compression. Torsion with compression allows you to deform the workpiece to a greater degree of deformation. Thereby, an additional decrease in the temperature of recrystallization is achieved, and as a result, the average grain size in the transformed structure decreases. This operation is recommended to be used in cases where a workpiece such as a washer is subjected to processing.

На первом этапе заготовку деформируют сочетанием кручения с растяжением. Основная компонента нагружения - кручение. Однако для интенсификации процесса трансформации с одной стороны и повышения устойчивости деформации прутка в целом с другой кручение необходимо сочетать с осевым нагружением. При обработке длинномерных заготовок для этих целей целесообразно использовать растяжение. At the first stage, the workpiece is deformed by a combination of torsion and tension. The main component of loading is torsion. However, to intensify the transformation process on the one hand and increase the stability of the bar deformation as a whole, on the other hand, torsion must be combined with axial loading. When processing long workpieces for these purposes, it is advisable to use tension.

На первом этапе заготовку деформируют, сочетая знакопеременное кручение со знакопременным осевым нагружением. Ломаная траектория деформации (с углом излома на траектории деформации в пространстве "кручение - осевое деформирование" равным 90o), реализуемая на первом этапе подготовки структуры, направлена на создание условий для развития массированного множественного скольжения дислокации различного типа, протекающих однородно во всем объеме обрабатываемой заготовки. При этом облегчаются процессы образования ячеистой, или полигонизованной структуры, в зависимости от температуры и скорости деформации, ускоряются процессы рекристаллизации и фазовых превращений и, как результат, интенсифицируются процессы трансформации пластинчатой структуры и образования микрокристаллической структуры микродуплексного типа.At the first stage, the workpiece is deformed, combining alternating torsion with alternating axial loading. The broken deformation trajectory (with a bend angle on the deformation trajectory in the torsion - axial deformation space equal to 90 o ), implemented at the first stage of preparation of the structure, is aimed at creating conditions for the development of massive multiple slip of various types of dislocations that flow uniformly throughout the workpiece . At the same time, the processes of formation of a cellular or polygonized structure are facilitated, depending on the temperature and strain rate, the processes of recrystallization and phase transformations are accelerated, and, as a result, the processes of transformation of the lamellar structure and the formation of a microcrystalline microduplex type are intensified.

На первом этапе монотонное кручение совмещают со знакопеременным осевым нагружением. При обработке осесимметричных заготовок с длинновым размером, не намного превышающим критический размер по критерию устойчивости при осадке, целесообразно использовать в качестве основной компоненты нагружения - кручение, в качестве дополнительной - одноосное растяжение попеременно сочетать с одноосным сжатием. Этот прием наряду с интенсификацией процесса трансформации структуры, позволяет снизить примерно на 25-50% величину осевой компоненты нагружения. At the first stage, monotonous torsion is combined with alternating axial loading. When machining axisymmetric workpieces with a long size that is not much larger than the critical size according to the criterion of stability during upsetting, it is advisable to use torsion as the main component of loading, and uniaxial tension alternately combine with uniaxial compression as an additional component. This technique, along with the intensification of the process of transformation of the structure, can reduce the magnitude of the axial component of loading by about 25-50%.

На первом этапе заготовку деформируют, совмещая знакопеременное кручение с монотонным осевым нагружением. Использование в качестве компоненты нагружения реверсивного кручения, наряду с интенсификацией процесса трансформации структуры, за счет увеличения величины допустимой накопленной деформации, способствует размытию кристаллографической и металлографической текстур, и формированию микрокристаллической структуры с бестекстурным состоянием. At the first stage, the workpiece is deformed, combining alternating torsion with monotonous axial loading. The use of reverse torsion as a loading component, along with the intensification of the structure transformation process, due to an increase in the allowable accumulated deformation, promotes blurring of crystallographic and metallographic textures, and the formation of a microcrystalline structure with a textureless state.

На первом этапе при монотонном двухкомпонентном нагружении соотношение осевой компоненты деформирующего усилия к крутящей выбирают не более 0.2. Подобное соотношение компоненты кручения и растяжения при монотонном двухкомпонентном нагружении позволяет наиболее эффективно использовать сложное нагружение при обработке заготовок с целью интенсификации процесса трансформации грубой структуры и получения в заготовках микрокристаллической структуры в поверхностных слоях. At the first stage, with monotonous two-component loading, the ratio of the axial component of the deforming force to the torque is selected no more than 0.2. A similar ratio of torsion and tensile components under monotonic two-component loading allows the most efficient use of complex loading when processing preforms in order to intensify the process of transformation of the coarse structure and obtain a microcrystalline structure in the surface layers in the preforms.

На втором этапе заготовку деформируют сочетанием сжатия с кручением. Использование на втором этапе в качестве преимущественной компоненты нагружения - сжатия, целесообразно применять в тех случаях, когда обработке подвергаются заготовки с длиной, не превышающей тройного минимального размера в поперечном сечении. В противном случае при деформировании сжатием заготовки теряют устойчивость. Кроме того, сочетание кручения со сжатием, позволяет в значительной мере снизить потребные усилия на преодоление вредного влияния сил трения. Это происходит благодаря развороту результирующего вектора деформации и приводит в конечном результате к снижению осевого усилия на 25-50% и к повышению стойкости инструмента. At the second stage, the workpiece is deformed by a combination of compression with torsion. The use at the second stage as the predominant component of loading - compression, it is advisable to apply in cases where workpieces with a length not exceeding the triple minimum size in the cross section are subjected to processing. Otherwise, during deformation by compression, the workpieces lose their stability. In addition, the combination of torsion and compression can significantly reduce the required efforts to overcome the harmful effects of friction forces. This is due to the reversal of the resulting deformation vector and ultimately leads to a decrease in axial force by 25-50% and to increase tool life.

На втором этапе заготовку деформируют сочетанием кручения с растяжением. Использование на втором этапе обработки заготовок в качестве преимущественной компоненты растяжения целесообразно в тех случаях, когда обработке подвергаются заготовки с длиной рабочей части, трехкратно превышающей их минимальный размер в поперечном сечении. At the second stage, the workpiece is deformed by a combination of torsion and tension. The use of preforms at the second stage of processing as the predominant tensile component is advisable in those cases when preforms are processed with a working part length three times greater than their minimum cross-sectional size.

При обработке материалов, имеющих грубую микроструктуру и характеризующихся ограниченным ресурсом пластичности, например таких, как интерметаллиды, для увеличения ресурса пластичности заготовок, их целесообразно обрабатывать в оболочке. При этом образование трещин на боковой поверхности заготовки во многом будет зависить от того, насколько плотно оболочка будет соприкасаться с боковой поверхностью обрабатываемой заготовки. Деформируя оболочку одноосным растяжением в условиях сверхпластичности, удается добиться образования плотного контакта оболочки с поверхностью обрабатываемой заготовки и, как следствие, успешно решить задачу повышения ресурса пластичности материала. Увеличением толщины оболочки, в сочетании с выбором материала удается также обеспечить деформирование заготовок в условиях, близких к условиям всестороннего сжатия, что также повышает ресурс пластичности обрабатываемого материала. В других случаях применение оболочек может быть использовано для предотвращения окисления заготовок в процессе деформирования в воздушной атмосфере. When processing materials having a coarse microstructure and characterized by a limited plasticity resource, such as, for example, intermetallic compounds, it is advisable to process them in a shell to increase the plasticity resource of preforms. Moreover, the formation of cracks on the side surface of the workpiece will largely depend on how tightly the shell will be in contact with the side surface of the workpiece. By deforming the shell by uniaxial tension under conditions of superplasticity, it is possible to achieve the formation of close contact of the shell with the surface of the workpiece and, as a result, successfully solve the problem of increasing the plasticity resource of the material. By increasing the shell thickness, in combination with the choice of material, it is also possible to ensure the deformation of the workpieces under conditions close to the conditions of comprehensive compression, which also increases the plasticity resource of the processed material. In other cases, the use of shells can be used to prevent oxidation of the workpieces during deformation in the air.

Процесс деформирования полых заготовок с использованием в качестве преимущественной компоненты нагружения кручения ограничен деформацией, после которой наступает потеря устойчивости полой заготовки. Поэтому, с целью увеличения степени устойчивой деформации, полые заготовки целесообразно деформировать с установленным вовнутрь сердечником. Кроме того, если на этапе обработки заготовки используется кручение с растяжением, сердечник будет препятствовать развитию деформации за счет уменьшения поперечных размеров полой заготовки, т.е. обеспечит возможность создания в полой заготовке наиболее оптимальной с точки зрения измельчения структуры схемы напряженно-деформированного состояния с одной стороны и сохранения внутреннего размера полой заготовки неизменным с другой. The process of deformation of hollow billets using torsion loading as the predominant component is limited by deformation, after which there is a loss of stability of the hollow billet. Therefore, in order to increase the degree of stable deformation, it is advisable to deform the hollow workpieces with the core installed inward. In addition, if torsion with tension is used at the workpiece processing stage, the core will prevent the development of deformation by reducing the transverse dimensions of the hollow workpiece, i.e. it will make it possible to create in the hollow billet the most optimal scheme of stress-strain state from the point of view of grinding the structure on the one hand and to keep the internal size of the hollow billet unchanged on the other.

При обработке полой заготовки многокомпонентным нагружением, во внутрь заготовки устанавливают сердечник, изготовленный из материала, который при температурно-скоростных режимах обработки заготовки деформируется в условиях сверхпластичности, а деформации, преимущественно на втором этапе, подвергают и сердечник и заготовку. Использование для обработки полых заготовок сердечника, материал которого способен деформироваться в режиме сверхпластичности, кроме перечисленных в предыдущем разделе достоинств, позволяет после обработки заготовки довольно легко снять заготовку с сердечника за счет деформации сердечника растяжением с равномерным по длине уменьшением его поперечных размеров и образованием гарантированного зазора между заготовкой и сердечником. When processing a hollow billet with multicomponent loading, a core made of a material is installed inside the billet, which deforms under superplasticity under temperature and speed conditions of processing the billet, and the core and the billet are subjected to deformation, mainly in the second stage. The use of a core for processing hollow preforms, the material of which is capable of deforming in the superplasticity mode, in addition to the advantages listed in the previous section, makes it quite easy to remove the preform from the core after processing the preform by deforming the core by stretching with a uniform decrease in its transverse dimensions along the length and creating a guaranteed gap between blank and core.

Заготовку в сборе с сердечником деформируют в оболочке, изготовленной из материала, способного к сверхпластической деформации, при этом предварительно деформируют оболочку одноосным растяжением до обеспечения контакта между заготовкой и оболочкой по боковой поверхности заготовки, препятствующего их смещению друг относительно друга в процессе обработки. Целесообразность деформирования полой заготовки в оболочке уже описана в предыдущих разделах. Главная задача этой операции - повышение ресурса пластичности при деформировании тонкостенных оболочек из хрупких материалов с ограниченным ресурсом пластичности, а также повышение устойчивости при пластической деформации, как кручением, так и растяжением или сжатием. Дополнительно решается задача выравнивания температурного поля в объеме тонкостенной заготовки при деформации не за счет равномерности температурного поля печи, а за счет перераспределения температуры теплопередачей через оболочку и сердечник. The workpiece assembly with the core is deformed in a shell made of a material capable of superplastic deformation, while the shell is preliminarily deformed by uniaxial tension to ensure contact between the workpiece and the shell along the side surface of the workpiece, which prevents them from being displaced relative to each other during processing. The feasibility of deforming a hollow billet in a shell is already described in the previous sections. The main objective of this operation is to increase the plasticity resource during the deformation of thin-walled shells from brittle materials with a limited plasticity resource, as well as to increase the resistance to plastic deformation, both by torsion and by tension or compression. Additionally, the problem of leveling the temperature field in the volume of a thin-walled billet during deformation is not solved not due to the uniformity of the temperature field of the furnace, but due to the redistribution of temperature by heat transfer through the shell and core.

Сердечник выполняют полым в тех случаях, когда обработке подвергают полые заготовки с большим диаметром и малой толщиной. В этом случае, при снижении общей массы сборки, исключаются сопутствующие проблемы по термической обработке заготовок с большой массой, о которых уже говорилось ранее. The core is hollow when hollow billets with a large diameter and a small thickness are subjected to processing. In this case, with a decrease in the total mass of the assembly, the concomitant problems of heat treatment of workpieces with a large mass, which have already been mentioned, are eliminated.

Сердечник выполняют сплошным в тех случаях, когда важно обеспечить равномерность распределения температурного поля по объему полой тонкостенной заготовки за счет массивного сердечника, используя его массу, как своего рода аккумулятор энергии для повышения термической инертности системы. Это целесообразно в тех случаях, когда обработке подвергают материалы с довольно узким температурным интервалом их существования одновременно в двух аллотропических модификациях, например, α-титановые сплавы. The core is made continuous in cases where it is important to ensure uniform distribution of the temperature field over the volume of the hollow thin-walled billet due to the massive core, using its mass as a kind of energy accumulator to increase the thermal inertia of the system. This is advisable in cases where materials with a rather narrow temperature range of their existence are subjected to simultaneous treatment in two allotropic modifications, for example, α-titanium alloys.

Заготовку и сердечник деформируют совместно в тех случаях, когда ресурса пластичности для достижения степеней, необходимых для развития динамической рекристаллизации, недостаточно, например, в таких материалах, как интерметаллиды. The preform and core are deformed together in those cases when the plasticity resource to achieve the degrees necessary for the development of dynamic recrystallization is insufficient, for example, in materials such as intermetallic compounds.

Заготовку и сердечник деформируют раздельно в том случае, когда важно сборку легко собрать перед обработкой и разобрать после соответствующей обработки. Это относится и к тем случаям, когда последующие этапы обработки используют для придания заготовке требуемых геометрических размеров с использованием сердечника в качестве калибра. The workpiece and the core are deformed separately when it is important that the assembly is easy to assemble before processing and disassemble after appropriate processing. This also applies to cases where subsequent processing steps are used to give the workpiece the required geometric dimensions using the core as a gauge.

Обработку заготовки выполняют в условиях раздачи полого сердечника путем подачи в его внутреннюю полость под давлением рабочей среды. Добавление к основным компонентам нагружения: кручению, растяжению, сжатию - дополнительной раздачи заготовки способствует интенсификации процесса трансформации структуры в полой заготовке, а также может быть использовано для придания заготовке требуемой формы. The processing of the workpiece is carried out under the conditions of distribution of the hollow core by feeding a working medium into its internal cavity under pressure. Adding to the main components of loading: torsion, tension, compression - additional distribution of the workpiece helps to intensify the process of transformation of the structure in the hollow workpiece, and can also be used to give the workpiece the desired shape.

Между заготовкой и сердечником размещают материал, который по крайней мере в процессе обработки заготовки приобретает вязкотекучие свойства. Эту операцию предлагается использовать для предотвращения схватывания заготовки и сердечника, повышения в этой связи однородности развития деформации и упрощения операции удаления сердечника из заготовки. A material is placed between the workpiece and the core, which at least during the processing of the workpiece acquires viscous flow properties. It is proposed to use this operation to prevent the preform and core from setting, to increase the uniformity of deformation in this connection and to simplify the operation of removing the core from the preform.

После обработки заготовки осуществляют раздачу заготовки путем подачи в полость между заготовкой и сердечником под давлением рабочей среды. Использование раздачи полой заготовки обеспечивает однородное по длине развитие деформации, уменьшая трение между заготовкой и сердечником в том случае, когда сердечник в процессе обработки не подвергается деформированию. After processing the workpiece, the workpiece is distributed by feeding into the cavity between the workpiece and the core under the pressure of the working medium. The use of the distribution of the hollow billet provides a uniform development of deformation along the length, reducing friction between the billet and the core in the case when the core is not subjected to deformation during processing.

Обработку полых тонкостенных заготовок осуществляют в оболочке, при этом предварительно осуществляют раздачу заготовки до обеспечения контакта между заготовкой и оболочкой по боковой поверхности заготовки, препятствующего их смещению друг относительно друга в процессе обработки. Предварительная раздача заготовки позволяет повысить однородность развития деформации во время основного цикла обработки полых заготовок за счет деформирования заготовки в условиях близких к условиям всестороннего сжатия. Создание плотного контакта между заготовкой и оболочкой позволяет также повысить и однородность температурного поля в процессе обработки. The processing of hollow thin-walled preforms is carried out in the shell, while the pre-distribution of the preform is carried out until contact is made between the preform and the shell along the side surface of the preform, which prevents them from being displaced relative to each other during processing. Preliminary distribution of the workpiece allows you to increase the uniformity of the development of deformation during the main cycle of processing hollow workpieces due to the deformation of the workpiece under conditions close to the conditions of comprehensive compression. The creation of a tight contact between the workpiece and the shell can also increase the uniformity of the temperature field during processing.

Оболочку выполняют из материала, который при выбранных температурно-скоростных режимах обработки заготовки деформируется в условиях сверхпластичности. Это позволяет повысить степень однородности распределения сжимающих напряжений по сечению обрабатываемой заготовки с одной стороны, а с другой повышает однородность развития деформации полой заготовки при обработке. Кроме того, оболочка выполняет роль защитного экрана, препятствующего окислению тонкостенной полой заготовки при ее деформировании при высоких температурах в воздушной атмосфере. The shell is made of a material that, at the selected temperature and speed modes of processing the workpiece, is deformed under conditions of superplasticity. This makes it possible to increase the uniformity of the distribution of compressive stresses over the cross section of the workpiece being processed on the one hand, and on the other hand, it increases the uniformity of the development of deformation of the hollow workpiece during processing. In addition, the shell acts as a protective shield that prevents the oxidation of a thin-walled hollow billet during its deformation at high temperatures in the air.

Полую заготовку устанавливают между оболочкой и сердечником, изготовленными из материала, не претерпевающего формоизменения при обработке заготовки, обеспечивают равномерный контакт по всей контактируемой поверхности заготовки и сердечника, препятствующий взаимному смещению заготовки, оболочки и сердечника при обработке, а деформирование заготовки выполняют путем смещения оболочки и сердечника друг относительно друга. Применение указанной схемы нагружения при деформировании полой заготовки по своей сути представляет собой технологический прием, при котором деформация сдвига осуществляется за счет смещения внутренних и внешних слоев в обрабатываемой заготовки друг относительно друга, путем вращения в противоположных направлениях оболочки и сердечника, жестко связанных с заготовкой. Очевидно, что в этом случае незначительные смещения вызывают значительную сдвиговую деформацию в объеме заготовки. Главная особенность развития подобной деформации - ее высокая однородность в объеме заготовки
при выполнении условия плотного контакта между заготовкой, оболочкой и сердечником. При этом чем более плотный контакт, тем значительнее величина накопленной деформации. При обработке заготовок средних и больших размеров, можно достичь значение деформации, близкое к тому, которое удается достичь при обработке микрообразцов на наковальне Бриджмена. Преимущественным видом нагружения в данном примере, как и в предыдущих случаях, является кручение. Это связано прежде всего с присущей данному виду нагружения особенностью, заключающейся в том, что деформация при кручении не сопровождается существенным изменением формы заготовки, как, например, при растяжении или сжатии.
A hollow billet is installed between the shell and the core, made of a material that does not undergo a change during processing of the workpiece, provide uniform contact over the entire contact surface of the workpiece and the core, preventing mutual displacement of the workpiece, shell and core during processing, and the deformation of the workpiece is performed by displacing the shell and core relative to each other. The use of this loading scheme when deforming a hollow billet is inherently a technological technique in which shear deformation is carried out by displacing the inner and outer layers in the workpiece relative to each other, by rotating in the opposite directions of the shell and core, rigidly connected with the workpiece. Obviously, in this case, minor displacements cause significant shear deformation in the volume of the workpiece. The main feature of the development of such a deformation is its high uniformity in the volume of the workpiece
when the condition of tight contact between the workpiece, the shell and the core. Moreover, the denser the contact, the greater the magnitude of the accumulated deformation. When processing workpieces of medium and large sizes, it is possible to achieve a strain value close to that which can be achieved when processing micro samples on the Bridgman anvil. The preferable type of loading in this example, as in previous cases, is torsion. This is primarily due to the peculiarity inherent in this type of loading, namely, that torsional deformation is not accompanied by a significant change in the shape of the workpiece, as, for example, under tension or compression.

Заготовку и контактируемые поверхности оболочки и сердечника изготавливают конусной формы. При изготовлении сопрягаемой с заготовкой поверхности оболочки и сердечника конусной формы, сочетая кручение со сжатием заготовки, имеющей конусную форму, при сохранении преимущественной компоненты нагружения кручения, можно не только увеличить компоненту осевой деформации, по сравнению с предыдущим случаем, но и использовать возможность обработки заготовок в квазигидростатических условиях, т.е. в условиях всестороннего сжатия. С точки зрения схемы напряженного состояния для крупногабаритных заготовок такой прием аналогичен известным методам деформирования [1,2], используемым для получения в лабораторных условиях в заготовках малого размера микро-, субмикро- и нанокристаллической структур. При этом предлагаемый прием является уникальным, поскольку по возможности создания максимального гидростатического давления он приближается к методу наковальни Бриджмена, а по однородности напряженного и деформированного состояния во всем объеме к методу равноканального прессования. Следовательно, данный прием является способом получения в заготовках большого размера однородной микро-, субмикро- и нанокристаллической структур. The blank and contact surfaces of the shell and core are made conical in shape. In the manufacture of a conical shape of the shell and core surface mating with the workpiece, combining torsion with compression of the workpiece having a conical shape, while maintaining the predominant component of torsion loading, it is possible not only to increase the axial strain component compared to the previous case, but also use the possibility of processing the workpieces in quasi-hydrostatic conditions, i.e. under conditions of comprehensive compression. From the point of view of the stress state scheme for large-sized preforms, this technique is similar to the known deformation methods [1,2] used to obtain micro-, submicro-, and nanocrystalline structures in laboratory workpieces in small sizes. At the same time, the proposed technique is unique, since it approaches the Bridgman anvil method to the maximum possible hydrostatic pressure and, in terms of uniformity of the stress and strain state in the whole volume, to the method of equal channel pressing. Therefore, this technique is a way to obtain homogeneous micro-, submicro- and nanocrystalline structures in large-sized blanks.

Более того, в отличие от упомянутых методов, описываемый прием характеризуется отсутствием или сведением к минимуму проскальзывания на поверхности контакта заготовки с оболочкой и сердечником. Это обстоятельство позволяет использовать данный прием, еще и как метод реализации интенсивной сдвиговой деформации при высоких температурах крупногабаритных заготовок, выполненных из такие материалов, как, например, интерметаллиды системы Ti-Al или Ni-Аl, и т.д. Moreover, unlike the mentioned methods, the described technique is characterized by the absence or minimization of slippage on the contact surface of the workpiece with the shell and core. This circumstance allows us to use this technique, also as a method of implementing intense shear deformation at high temperatures of large-sized workpieces made of materials such as, for example, Ti-Al or Ni-Al intermetallic compounds, etc.

Контакт между полой заготовкой, оболочкой и сплошным сердечником обеспечивают за счет образования термического натяга. В том случае, когда заготовка, оболочка и стержень имеют цилиндрическую или конусную поверхность с малой конусностью, например менее 7o, плотный контакт целесообразно обеспечивать за счет образования термического натяга. При этом необходимо придерживаться следующего правила: заготовка при установке в деформирующий инструмент не должна испытывать растягивающих усилий. Для этого, например, в первую очередь образуют контакт между заготовкой и оболочкой, далее, между сборкой, состоящей из оболочки и заготовки и сердечником.The contact between the hollow billet, the shell and the solid core is ensured by the formation of thermal interference. In the case where the preform, shell and rod have a cylindrical or conical surface with low taper, for example less than 7 o , it is advisable to ensure close contact due to the formation of thermal interference. In this case, it is necessary to adhere to the following rule: the workpiece, when installed in a deforming tool, should not experience tensile forces. For this, for example, first of all, a contact is formed between the workpiece and the shell, then between the assembly consisting of the shell and the workpiece and the core.

Контакт между полой заготовкой толщиной t, оболочкой и сплошным сердечником обеспечивают за счет паяного соединения, при этом начальную толщину прослойки припоя Δ выбирают из условия Δ≤0,005 t. Такую толщину прослойки выбирают для того, чтобы повысить прочность соединения по сравнению с прочностью материала припоя, исходя из специфики граничных условий на поверхности контакта заготовки с оболочкой и/или с сердечником. Цель, как и в первом случае, - обеспечение плотного контакта и предотвращение проскальзывания. Дополнительная цель данной операции - это облегчение удаления заготовки из сборки за счет нагрева выше температуры плавления материала припоя. The contact between the hollow billet of thickness t, the shell and the solid core is ensured by a solder joint, while the initial thickness of the solder layer Δ is selected from the condition Δ≤0.005 t. This thickness of the interlayer is chosen in order to increase the strength of the joint compared with the strength of the solder material, based on the specificity of the boundary conditions on the contact surface of the workpiece with the shell and / or core. The goal, as in the first case, is to ensure tight contact and prevent slippage. An additional goal of this operation is to facilitate the removal of the workpiece from the assembly by heating above the melting temperature of the solder material.

При обработке пластин с целью получения в них микро-, субмикро- и нанокристаллической структуры, их размещают между оболочкой и стержнем с обеспечением контакта по всей поверхности посредством предварительной деформации пластин, а в процессе обработки сдвиговую деформацию осуществляют кручением оболочки и стержня друг относительно друга. Так обработать можно не только полые или кольцевые заготовки, но и плоские пластины, которые перед обработкой сгибают в виде колец и располагают их между оболочкой и стержнем. When processing plates in order to obtain a micro-, submicro-, and nanocrystalline structure in them, they are placed between the shell and the rod to ensure contact over the entire surface by preliminary deformation of the plates, and during processing, shear deformation is carried out by twisting the shell and the rod relative to each other. So you can process not only hollow or annular blanks, but also flat plates, which are bent in the form of rings before processing and place them between the shell and the rod.

Оболочку и стержень выполняют конусной формы, при этом предварительную деформацию пластин осуществляют при сборке. Плотный контакт формируется непосредственно во время обработки пластин. The shell and the rod are conical in shape, with the preliminary deformation of the plates being carried out during assembly. Tight contact is formed directly during the processing of the plates.

При обработке заготовок в виде прутков кручение осуществляют путем приложения деформирующего усилия к торцевой поверхности, равномерно по площади, имеющей радиус r, равный 0,7<r<R, где R - радиус обрабатываемой заготовки. Приложение деформирующего усилия к заготовке таким образом снижает неравномерность деформации по поперечному сечению прутка, что особенно важно при подготовке микрокристаллической структуры равномерно по всему объему обрабатываемой заготовки. When processing workpieces in the form of rods, torsion is carried out by applying a deforming force to the end surface uniformly over an area having a radius r equal to 0.7 <r <R, where R is the radius of the workpiece. The application of a deforming force to the workpiece thus reduces the unevenness of deformation along the cross section of the bar, which is especially important when preparing a microcrystalline structure uniformly throughout the volume of the workpiece.

Деформирующее усилие на обрабатываемую заготовку передают за счет неразъемного соединения ее с инструментом. Данный вид соединения в единичном производстве, является наиболее простым и дешевым. The deforming force on the workpiece is transmitted due to its integral connection with the tool. This type of connection in a single production is the simplest and cheapest.

Если обработке подвергают пруток, то сварка плавлением, например электронным лучом, используя кинжальный режим, позволяет надежно соединить обрабатываемую заготовку с деформирующим инструментом. If the rod is subjected to processing, then fusion welding, for example, by an electron beam, using the dagger mode, allows reliable connection of the workpiece with a deforming tool.

Если обработке подвергают материал, который при плавлении образует эвтектику, и далее хрупкий интерметалид, в качестве соединения, целесообразнее использовать сварку в твердом состоянии непосредственно соединяя заготовку и инструмент, либо выполняя соединение через прослойку. Особенность данного вида соединения заключается в том, что оно способно выдерживать высокие статические нагрузки, до уровня, превышающего уровень основного материала, но в то же время разрушаться от действия небольшого по величине приложенного усилия динамического либо циклического характера. Последнее обстоятельство можно с успехом использовать, при разделении заготовки и инструмента после обработки. If a material is subjected to processing, which, when melted, forms a eutectic, and then brittle intermetalide, as a joint, it is more expedient to use solid-state welding directly by connecting the workpiece and the tool, or by connecting through the interlayer. The peculiarity of this type of connection is that it is able to withstand high static loads, to a level exceeding the level of the main material, but at the same time collapse from the action of a small applied force of a dynamic or cyclic nature. The latter circumstance can be successfully used when separating the workpiece and tool after processing.

Неразъемное соединение можно выполнить пайкой, при этом материал припоя выбирают из условия, что его температура плавления выше температуры обработки заготовки, а толщину прослойки припоя выбирают из соотношения (0,005÷0,01)D, где D - поперечный размер соединения заготовки с инструментом. Как и в предыдущем случае, после проведения обработки заготовок, нагрев заготовки и инструмента до температуры плавления припоя позволяет довольно просто решить проблему разделения заготовки и инструмента. Толщина паяного соединения выбирается исходя из оптимального соотношения толщины прослойки к поперечному размеру площади контакта, учитывающего контактное упрочнение, которое позволяет повысить прочность соединения на 20-50% от значения напряжений течения материала припоя. One-piece connection can be made by soldering, while the material of the solder is selected so that its melting temperature is higher than the temperature of the workpiece, and the thickness of the layer of solder is selected from the ratio (0.005 ÷ 0.01) D, where D is the transverse dimension of the connection between the workpiece and the tool. As in the previous case, after processing the workpieces, heating the workpiece and tool to the melting point of the solder makes it quite simple to solve the problem of separating the workpiece and tool. The thickness of the solder joint is selected based on the optimal ratio of the thickness of the interlayer to the transverse size of the contact area, taking into account contact hardening, which allows to increase the strength of the joint by 20-50% of the value of the flow stresses of the solder material.

Деформирующее усилие на обрабатываемую заготовку передают за счет разъемного, как правило шлицевого соединения ее с инструментом. Данный вид соединения целесообразно использовать при обработке заготовок в условиях массового производства, когда затраты на изготовление инструмента легко окупаются. Шлицевое соединение, может быть выполнено в виде набора продольных и поперечных шлицов, расположенных друг относительно друга под углом девяносто градусов, которые в процессе обработки могут передавать, как крутящий момент, так и осевую нагрузку. При обработке тонкостенных полых заготовок, шлицы целесообразно изготавливать на контактируемых поверхностях оболочки и стержня. The deforming force on the workpiece is transmitted due to a detachable, as a rule, spline connection of it with the tool. This type of connection is advisable to use when processing workpieces in conditions of mass production, when the cost of manufacturing a tool easily pays off. A splined connection can be made in the form of a set of longitudinal and transverse splines located relative to each other at an angle of ninety degrees, which during processing can transmit both torque and axial load. When processing thin-walled hollow billets, it is advisable to produce slots on the contact surfaces of the shell and the rod.

При анализе источников информации, касающихся способов обработки металлов и сплавов, не был обнаружен способ, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна". When analyzing sources of information regarding methods of processing metals and alloys, a method was not found that is characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

При анализе отличительных признаков было выявлено, что заявляемое изобретение не вытекает явным образом из известного уровня техники. Впервые предложен способ обработки металлов и сплавов в условиях простого и сложного нагружения, включающего деформирование заготовок кручением, за один или несколько этапов. Способ позволяет получить значительную регламентированно накопленную деформацию, которая в сочетании с комплексом термических обработок, направленных на развитие динамической и/или статической рекристаллизации, а при обработке материалов, в которых протекают фазовые превращения, направленных на развитие фазовых превращений, в свою очередь позволяет получить микро-, субмикро- и нанокристаллическую структуру с заданным размером и равномерным или регламентированно неравномерным распределением зерен в объеме обрабатываемой заготовки, включая крупногабаритные заготовки. When analyzing the hallmarks, it was revealed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art. For the first time, a method for processing metals and alloys under the conditions of simple and complex loading, including the deformation of workpieces by torsion, in one or several stages is proposed. The method allows to obtain a significant regulated accumulated deformation, which in combination with a complex of heat treatments aimed at the development of dynamic and / or static recrystallization, and when processing materials in which phase transformations occur, aimed at the development of phase transformations, in turn, allows to obtain micro- , submicro- and nanocrystalline structure with a given size and uniform or regulated uneven grain distribution in the volume of the workpiece , including bulky workpieces.

Перечисленные основополагающие признаки изобретения являются новыми и неочевидными. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". The listed fundamental features of the invention are new and non-obvious. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами. The invention is illustrated by the following graphic materials.

Фиг.1 - схема установки для осуществления способа. Figure 1 - installation diagram for implementing the method.

Фиг.2 - внешний вид установки. Figure 2 - appearance of the installation.

Фиг.3 - внешний вид обрабатываемой заготовки. Figure 3 - appearance of the workpiece.

Фиг.4 - исходная микроструктура заготовки из сплава ВТ9. Figure 4 - the initial microstructure of the workpiece from alloy VT9.

Фиг. 5а - схема двухэтапной обработки длинномерной заготовки из сплава ВТ9. FIG. 5a is a diagram of a two-stage processing of a long workpiece made of VT9 alloy.

Фиг.5б - схема соответствующей траектории нагружения. Fig.5b is a diagram of the corresponding loading path.

Фиг. 6 - внешний вид обработанной длинномерной заготовки из сплава ВТ9 после первого этапа. FIG. 6 is an external view of a machined lengthy VT9 alloy billet after the first step.

Фиг. 7 - микроструктура в обработанной длинномерной заготовке из сплава ВТ9 после второго этапа. FIG. 7 - microstructure in the processed long billet of alloy VT9 after the second stage.

Фиг.8а - схема двухэтапной обработки короткой заготовки из сплава ВТ9. Fig. 8a is a diagram of a two-stage processing of a short blank of VT9 alloy.

Фиг.8б - схема соответствующей траектории нагружения. Fig. 8b is a diagram of a corresponding loading path.

Фиг.9 - исходная микроструктура заготовки из сплава ВТ6. Fig.9 - the initial microstructure of the workpiece from alloy VT6.

Фиг. 10а - схема одноэтапной обработки длинномерной заготовки из сплава ВТ6. FIG. 10a is a diagram of a one-stage processing of a long workpiece made of VT6 alloy.

Фиг.10б - схема соответствующей траектории нагружения. Fig. 10b is a diagram of a corresponding loading path.

Фиг.11 - внешний вид обработанной заготовки из сплава ВТ6. 11 is an external view of the machined workpiece of alloy VT6.

Фиг.12 - микроструктура обработанной заготовки из сплава ВТ6. Fig - microstructure of the processed billet of alloy VT6.

Фиг. 13а - схема двухэтапной обработки длинномерной заготовки с тремя переходами на первом этапе и промежуточной между ними термической обработкой направленной на развитие фазовых превращений. FIG. 13a is a diagram of a two-stage processing of a long workpiece with three transitions in the first stage and an intermediate heat treatment between them aimed at the development of phase transformations.

Фиг.13б - схема соответствующей траектории нагружения. Fig.13b is a diagram of the corresponding loading path.

Фиг.14а - схема двухэтапной обработки длинномерной заготовки стремя переходами на первом этапе и промежуточной между ними термической обработкой направленной на развитие статической рекристаллизации и термической обработкой, направленной на развитие фазовых превращений. Fig. 14a is a diagram of a two-stage processing of a lengthy workpiece by stirrups at the first stage and intermediate heat treatment between them aimed at the development of static recrystallization and heat treatment aimed at the development of phase transformations.

Фиг.14б - схема соответствующей траектории нагружения. Fig.14b is a diagram of the corresponding loading path.

Фиг. 15а - схема одноэтапной обработки длинномерной заготовки с тремя переходами на первом этапе и промежуточной между ними термической обработкой, направленной на развитие фазовых превращений. FIG. 15a is a diagram of a one-stage processing of a long workpiece with three transitions in the first stage and an intermediate heat treatment between them, aimed at the development of phase transformations.

Фиг.15б - схема соответствующей траектории нагружения. Figb is a diagram of the corresponding loading path.

Фиг.16а - схема двухэтапной обработки длинномерной заготовки с тремя переходами на первом этапе и промежуточной между ними термической обработкой направленной на развитие фазовых превращений. Figa is a diagram of a two-stage processing of a long workpiece with three transitions in the first stage and an intermediate heat treatment between them aimed at the development of phase transformations.

Фиг.16б - схема соответствующей траектории нагружения. Fig.16b is a diagram of the corresponding loading path.

Фиг.17 - исходная микроструктура заготовки из сплава ВТ8. Fig - the original microstructure of the workpiece from alloy VT8.

Фиг. 18а - схема двухэтапной обработки длинномерной заготовки из сплава ВТ8 с двумя переходами на первом этапе и промежуточной между этапами термической обработкой направленной на развитие фазовых превращений. FIG. 18a is a diagram of a two-stage processing of a long workpiece made of VT8 alloy with two transitions in the first stage and an intermediate between the stages of heat treatment aimed at the development of phase transformations.

Фиг.18б - схема соответствующей траектории нагружения. Fig. 18b is a diagram of a corresponding loading path.

Фиг.19 - микроструктура заготовки из сплава ВТ8 после обработки. Fig. 19 shows the microstructure of a VT8 alloy billet after processing.

Фиг.20 - макроструктура крупногабаритной заготовки из сплава ВТ6 в исходном состоянии. Figure 20 shows the macrostructure of a large-sized blank of VT6 alloy in its initial state.

Фиг.21 - микроструктура крупногабаритной заготовки из сплава ВТ6 в исходном состоянии. Figure 21 shows the microstructure of a large-sized blank of VT6 alloy in its initial state.

Фиг. 22а - схема обработки крупногабаритной заготовки из сплава ВТ6, включающая предварительную и основную двухэтапную обработку длинномерной заготовки с одним переходом на первом этапе. FIG. 22a is a diagram of the processing of a large-sized workpiece made of VT6 alloy, including preliminary and main two-stage processing of a long workpiece with one transition in the first stage.

Фиг.22б - схема соответствующей траектории нагружения. Figb is a diagram of the corresponding loading path.

Фиг. 23 - внешний вид крупногабаритной заготовки из сплава ВТ6 после обработки. FIG. 23 is an external view of a large-sized blank of VT6 alloy after processing.

Фиг. 24 - макроструктура крупногабаритной заготовки из сплава ВТ6 после обработки. FIG. 24 - macrostructure of a bulky VT6 alloy billet after processing.

Фиг. 25 - микроструктура крупногабаритной заготовки из сплава ВТ6 после обработки. FIG. 25 - microstructure of a large-sized billet of alloy VT6 after processing.

Фиг.26 - схема совместной обработки цилиндрической заготовки. Fig is a diagram of the joint processing of a cylindrical workpiece.

Фиг. 27 - схема раздельной обработки трубчатой заготовки с установленным вовнутрь недеформируемым стержнем. FIG. 27 is a diagram of a separate treatment of a tubular billet with an undeformable core installed inward.

Фиг. 28 - схема обработки трубчатой заготовки с установленным вовнутрь недеформируемым стержнем с использованием раздачи заготовки. FIG. 28 is a diagram of the processing of a tubular billet with an undeformable core installed inward using a billet distribution.

Фиг. 29 - схема совместной обработки трубчатой заготовки в оболочке, с установленным вовнутрь полым деформируемым стержнем с использованием раздачи оболочки заготовки и стержня. FIG. 29 is a diagram of the joint processing of a tubular billet in a shell with a hollow deformable rod installed inward using a workpiece shell and rod distribution.

Фиг.30 - схема обработки заготовки между оболочкой и стержнем с цилиндрической поверхностью контакта. Fig - scheme of processing the workpiece between the shell and the rod with a cylindrical contact surface.

Фиг.31 - схема обработки заготовки между оболочкой и стержнем с конусной поверхностью контакта. Fig - scheme of processing the workpiece between the shell and the rod with a tapered contact surface.

Установка, схема которой представлена на фиг.1 и внешний вид на фиг. 2, состоит из силового корпуса 1, включающего в себя нижнюю 2 и верхнюю 3 силовые плиты, скрепленные между собой четырьмя колоннами 4. В нижней части корпуса расположена кинематическая система нагружения 5. В верхней части - система регистрации силовых и кинематических параметров процесса нагружения 6. The installation, a diagram of which is shown in FIG. 1 and the appearance in FIG. 2, consists of a power casing 1, including lower 2 and upper 3 power plates, fastened together by four columns 4. In the lower part of the casing there is a kinematic loading system 5. In the upper part there is a system for recording power and kinematic parameters of the loading process 6.

Образец 7 установлен в сменных захватах 8, 9, соединенных с неподвижной верхней 10 и подвижной нижней 11 траверсами. Sample 7 is installed in interchangeable grippers 8, 9 connected to a fixed upper 10 and movable lower 11 traverses.

Установка имеет электронную систему управления 12, которая предназначена для обеспечения проведения механических испытаний образцов с постоянной скоростью деформации или с постоянной скоростью деформирования. Кинематическая схема установки позволяет осуществлять деформирование одноосным растяжением и сжатием, а также монотонным или реверсивным кручением. В случае использования трубчатых образцов, в установке предусмотрена возможность нагружения образцов внутренним давлением рабочей среды (конструктивная реализация этой возможности на фиг.1 не показана). The installation has an electronic control system 12, which is designed to ensure mechanical testing of samples with a constant strain rate or constant strain rate. The kinematic scheme of the installation allows deformation by uniaxial tension and compression, as well as monotonous or reverse torsion. In the case of using tubular samples, the installation provides for the possibility of loading samples with the internal pressure of the working medium (the structural implementation of this feature is not shown in Fig. 1).

Система регистрации силовых и кинематических параметров процесса нагружения 6 позволяет осуществлять независимую запись силовых и кинематических параметров нагружения: угла закручивания и крутящего момента; осевого перемещения и осевого усилия; давления газообразной рабочей среды, в числовом формате, непосредственно на персональный компьютер или на диаграммную ленту. The registration system of the force and kinematic parameters of the loading process 6 allows you to independently record the force and kinematic parameters of the loading: the angle of twisting and torque; axial displacement and axial force; pressure of the gaseous working medium, in numerical format, directly to a personal computer or to a chart tape.

Высокотемпературная печь 13 с электронной системой управления печи 14 позволяет проводить эксперименты при высоких, до 1000oС, температурах с точностью ±5oС. Конструкция печи допускает выполнение различного рода термической обработки, включая термоциклирование.The high-temperature furnace 13 with the electronic control system of the furnace 14 allows experiments at high, up to 1000 o C, temperatures with an accuracy of ± 5 o C. The design of the furnace allows for various kinds of heat treatment, including thermal cycling.

Как уже отмечалось выше, установка имеет возможность применять сменные захваты 8, 9 для деформирования образцов 7 различной формы и размеров: от 10,0 мм в диаметре и длиной рабочей части 40,0 мм до 100,0 мм в диаметре и длиной рабочей части 200,0 мм. As already noted above, the installation has the ability to use interchangeable grippers 8, 9 to deform samples 7 of various shapes and sizes: from 10.0 mm in diameter and a length of the working part of 40.0 mm to 100.0 mm in diameter and a length of the working part of 200 , 0 mm.

Установка позволяет развивать максимальное усилие растяжения-сжатия до 150,0 кН и крутящий момент до 300,0 Н•м. The installation allows you to develop a maximum tensile-compression force of up to 150.0 kN and a torque of up to 300.0 N • m.

Способ реализуется в устройстве следующим образом. The method is implemented in the device as follows.

Заготовку 7 устанавливают в захваты 8 зажимного приспособления, обеспечивающего фиксацию заготовки. При этом захваты с заготовкой соединяют, применяя разъемное, например шлицевое соединение, или неразъемное соединение, например пайкой или сваркой. Заготовку, установленную в захваты, нагревают до заданной температуры в печи 13 со средней скоростью нагрева порядка 50oС/мин. После выхода температуры на рабочий режим осуществляют дополнительную выдержку в течение примерно 15 минут. После чего образец деформируют по заявляемым режимам.The workpiece 7 is installed in the grippers 8 of the clamping device, which ensures the fixation of the workpiece. In this case, the grippers are connected to the workpiece using a detachable, for example, splined connection, or one-piece connection, for example, by soldering or welding. The workpiece installed in the grippers is heated to a predetermined temperature in the furnace 13 with an average heating rate of about 50 o C / min. After the temperature reaches the operating mode, additional exposure is carried out for about 15 minutes. After which the sample is deformed according to the claimed modes.

Схемы по переходной и поэтапной обработки и соответствующие траектории нагружения для различных материалов, формы и размеров заготовок даны в примерах конкретного нагружения. Schemes for transitional and phased processing and the corresponding loading paths for various materials, shapes and sizes of the workpieces are given in examples of specific loading.

Под переходом подразумевается операция деформирования заготовки одно, двух или многокомпонентным, непрерывным нагружением, в том числе и непрерывным нагружением по траектории деформации с ортогональным изломом. Переходы могут разделять операции термической обработки. By transition is meant the operation of deforming a workpiece with one, two, or multicomponent, continuous loading, including continuous loading along a deformation path with an orthogonal fracture. Transitions can separate the heat treatment operations.

Под этапом подразумевают совокупность операций нагружения и термической обработки, или только нагружения, направленную на получение заданной микроструктуры в определенных частях заготовки. By a stage is meant a combination of loading and heat treatment operations, or only loading, aimed at obtaining a given microstructure in certain parts of the workpiece.

В процессе обработки, в непрерывном режиме осуществляют запись параметров нагружения на диаграммной ленте и в файл на компьютере. Также в процессе испытания на монитор компьютера выводится информация о накопленной деформации, которая необходима для управления процессом обработки заготовок. During processing, in a continuous mode, the loading parameters are recorded on the chart tape and in a file on the computer. Also, during the test, information about the accumulated deformation, which is necessary to control the processing of workpieces, is displayed on the computer monitor.

По окончании обработки, заготовку извлекают из захватов разъемного зажимного приспособления. В том случае, когда заготовку и захваты перед обработкой соединяют посредством образования паяного соединения, после обработки заготовку и съемные захваты нагревают до температуры выше температуры паяного соединения, и освобождают заготовку. В том случае, когда заготовку и захваты соединяют посредством сварки, например, электронным лучом, заготовку и захват разделяют посредством либо точения, либо электроэрозионной обработкой. В тех случаях, когда заготовку и захваты соединяют посредством твердофазного соединения, после обработки, наряду с точением и электроэрозионной обработкой, возможно использование изгибающего динамического воздействия. At the end of processing, the workpiece is removed from the jaws of a releasable clamping device. In the case where the preform and grips are joined before processing by forming a solder joint, after processing the preform and removable grips are heated to a temperature above the temperature of the solder joint, and the blank is released. In the case where the workpiece and grippers are connected by welding, for example, by an electron beam, the workpiece and gripper are separated by either turning or EDM. In those cases where the workpiece and grips are connected by means of a solid-phase connection, after processing, along with turning and EDM, it is possible to use bending dynamic action.

Примеры конкретного выполнения
Пример 1
Обработке подвергают заготовку из двухфазного (α+β) титанового сплава мартенситного класса ВТ9 (Ti - основа; 5,8-7,0 Аl; 2,8-3,8 Мо; 0,8-2,0 Zr; 0,2-0,3 Si) диаметром 10,0 мм и длиной рабочей части 60,0 мм, используя специализированную установку для сложного нагружения (фиг.1, 2).
Case Studies
Example 1
A billet (α + β) titanium alloy of martensitic class VT9 is subjected to processing (Ti - base; 5.8-7.0 Al; 2.8-3.8 Mo; 0.8-2.0 Zr; 0.2 -0.3 Si) with a diameter of 10.0 mm and a length of the working part of 60.0 mm, using a specialized installation for complex loading (Fig.1, 2).

На фиг.3 представлена микроструктура, а на фиг.4 - внешний вид обрабатываемой заготовки в исходном состоянии. Заготовка имеет грубую пластинчатую микроструктуру с размером зерен превращенной β-фазы, D=0,5-1,0 мм. Подобный тип микроструктуры типичен для горячекатаных заготовок, прошедших дополнительную термическую обработку - отжиг при температуре 1100oС в течение 30 минут и последующее охлаждение на воздухе. Температура Ас3, (α+β→β) превращения была определена методом пробных закалок и для данного материала была равна Т=1000oС.Figure 3 presents the microstructure, and figure 4 is the appearance of the workpiece in the initial state. The workpiece has a coarse lamellar microstructure with a grain size of the transformed β-phase, D = 0.5-1.0 mm This type of microstructure is typical for hot-rolled billets that have undergone additional heat treatment - annealing at a temperature of 1100 o C for 30 minutes and subsequent cooling in air. The temperature Ac3, (α + β → β) of the transformation was determined by trial hardening and for this material was equal to T = 1000 o C.

Необходимо получить мелкозернистую микрокристаллическую структуру со средним размером зерен d= 3,0-7,0 мкм, распределенную равномерно по всему объему заготовки. It is necessary to obtain a fine-grained microcrystalline structure with an average grain size d = 3.0-7.0 μm, distributed uniformly throughout the volume of the workpiece.

С учетом этого, выбирают двухэтапную обработку. На первом этапе предварительно готовят микроструктуру в поверхностном слое, а на втором этапе осуществляют подготовку структуры до заданного размера зерен во всем объеме заготовки, включая центральную часть. При этом учитывается, что на первом этапе для обеспечения протекания деформации материала на последующих этапах в условиях сверхпластичности в поверхностном слое должна быть сформирована микроструктура со средним размером зерна d=4,0-10,0 мкм. With this in mind, two-stage processing is selected. At the first stage, the microstructure is preliminarily prepared in the surface layer, and at the second stage, the structure is prepared to the specified grain size in the entire volume of the preform, including the central part. Moreover, it is taken into account that at the first stage, to ensure the occurrence of deformation of the material at subsequent stages under conditions of superplasticity, a microstructure with an average grain size d = 4.0-10.0 μm should be formed in the surface layer.

Величину проработанного слоя материала заготовки на первом этапе V1 определяют исходя из выражения (1), где
V0=3141,59 мм3 - объем всей заготовки;
σ1= 15,0 МПа - напряжения течения материала с микрокристаллической структурой при его деформировании в оптимальном интервале температурно-скоростных условий сверхпластической деформации;
σ2= 40,0 МПа - напряжения течения материала с грубой структурой при его деформировании в оптимальном интервале температурно-скоростных условиях сверхпластической деформации.
The value of the worked-out layer of the workpiece material in the first stage V 1 is determined based on the expression (1), where
V 0 = 3141.59 mm 3 - the volume of the entire workpiece;
σ 1 = 15.0 MPa — stresses of the flow of a material with a microcrystalline structure during its deformation in the optimal range of temperature-speed conditions of superplastic deformation;
σ 2 = 40.0 MPa — stresses of the flow of a material with a rough structure during its deformation in the optimal range of temperature-speed conditions of superplastic deformation.

Значения σ1 и σ2 находят по результатам предварительных экспериментов либо из литературных данных.The values of σ 1 and σ 2 are found from the results of preliminary experiments or from literature data.

По найденным значениям V1 находят степень эквивалентной деформации еi на боковой поверхности. В данном случае эта деформация составила величину еi= 1,1-1,3.According to the found values of V 1 find the degree of equivalent deformation e i on the side surface. In this case, this deformation amounted to a value of e i = 1.1-1.3.

На первом этапе обработки заготовки выбирают двухкомпонентное пропорциональное нагружение. Преимущественная компонента - простое кручение, дополнительная компонента - одноосное растяжение. Соотношение компонент скоростей деформации кручения и растяжения выбирают равным:

Figure 00000004
т.е. менее 0,2.At the first stage of processing the workpiece, two-component proportional loading is selected. The predominant component is simple torsion, the additional component is uniaxial tension. The ratio of the components of the torsion strain and tensile strain rates is chosen equal to:
Figure 00000004
those. less than 0.2.

В результате анализа литературных данных было установлено, что оптимальный интервал скоростей деформации для данного материала лежит в пределах 10-4-10-3 с-1.As a result of the analysis of literature data, it was found that the optimal range of strain rates for this material lies in the range 10 -4 -10 -3 s -1 .

Как на первом, так и на втором этапах деформирования, степень деформации и температурно-скоростные режимы нагружения выбирают обеспечивающими протекание трансформации структуры в процессе нагружения, т.е. за счет развития динамической рекристаллизации. В данном примере, как и в последующих примерах, скорость деформации заготовки компонентой кручения выбирают постоянной на всем протяжении деформирования на этапах и равной

Figure 00000005
с-1, а скорость деформации заготовки компонентой растяжения также выбирают постоянной и равной е=1,0•10-4 с-1.Both in the first and in the second stages of deformation, the degree of deformation and temperature-speed loading modes are chosen to ensure the occurrence of the transformation of the structure during loading, i.e. due to the development of dynamic recrystallization. In this example, as in the following examples, the rate of deformation of the workpiece by the torsion component is chosen constant throughout the deformation at the stages and equal
Figure 00000005
s -1 , and the strain rate of the workpiece by the tensile component is also chosen constant and equal to e = 1.0 • 10 -4 s -1 .

Температуру деформации на первом и втором этапе выбирают одинаковой и равной Т=950oС.The deformation temperature in the first and second stage is chosen equal and equal to T = 950 o C.

На втором этапе подготовки структуры в качестве схемы нагружения выбирают одноосное растяжение. Скорость деформации на втором этапе, так же, как и на первом этапе поддерживают постоянной и равной е=1,0•10-4 с-1, а деформирование заканчивают по достижении значения интенсивности деформации равной ei=0,8.At the second stage of preparation of the structure, uniaxial tension is chosen as the loading scheme. The strain rate in the second stage, as well as in the first stage, is kept constant and equal to e = 1.0 • 10 -4 s -1 , and the deformation is completed when the strain intensity value is equal to e i = 0.8.

Описанные режимы и программа нагружения на обоих этапах представлены на фиг.5а, б. The described modes and loading program at both stages are presented in figa, b.

После первого этапа обработки образец охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Затем повторно нагревают до температуры 950oС со средней скоростью нагрева 50oС/мин, осуществляют выдержку в течение 15 минут и деформируют одноосным растяжением по режиму и программе второго этапа фиг.5а, б.After the first processing step, the sample is cooled in air to room temperature. Then reheated to a temperature of 950 o With an average heating rate of 50 o C / min, carry out exposure for 15 minutes and deformed by uniaxial tension according to the mode and program of the second stage figa, b.

По завершении второго этапа образец охлаждают на воздухе и извлекают из захватов. Upon completion of the second stage, the sample is cooled in air and removed from the grips.

Внешний вид заготовки после обработки на первом этапе представлен на фиг. 6. Результаты металлографических исследований, проведенных после обработки заготовки по первому и второму этапам, представлены на фиг.7. Количественные металлографические исследования показали, что значения коэффициента формы α-пластин Kα для центральной части обработанной заготовки был равен 3,1, а для периферийной части 2,0. Толщина α-пластин в центральной части была равной 2,2, в периферийной части 2,4. The appearance of the preform after processing in the first step is shown in FIG. 6. The results of metallographic studies conducted after processing the workpiece in the first and second stages are presented in Fig.7. Quantitative metallographic studies showed that the values of the α-plate shape coefficient Kα for the central part of the processed workpiece was 3.1, and for the peripheral part 2.0. The thickness of the α-plates in the central part was 2.2, in the peripheral part 2.4.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что микроструктура в обработанной заготовке трансформировалась однородно по всему объему и имеет микрокристаллическое строение со средним размером зерна d=3,5-5,0 мкм. Thus, we can conclude that the microstructure in the processed workpiece was transformed uniformly throughout the volume and has a microcrystalline structure with an average grain size d = 3.5-5.0 μm.

Пример 2
Обработке подвергают цилиндрическую заготовку диаметром 20,0 мм и длиной рабочей части 40,0 мм из двухфазного (α+β) титанового сплава мартенситного класса ВТ9 (Ti - основа; 5,8-7,0 Аl; 2,8-3,8 Мо; 0,8-2,0 Zr; 0,2-0,35 Si).
Example 2
A cylindrical billet with a diameter of 20.0 mm and a length of the working part of 40.0 mm from a two-phase (α + β) titanium alloy of martensitic class VT9 (Ti - base; 5.8-7.0 Al; 2.8-3.8 Mo; 0.8-2.0 Zr; 0.2-0.35 Si).

На фиг.3 представлена исходная микроструктура заготовки. Заготовка имеет грубую пластинчатую микроструктуру с размером зерна превращенной β-фазы, D= 0,5-1,0 мм. Температура полиморфного (α+β→β) превращения, точка Ас3, была определена методом пробных закалок и для используемого материала равна Т= 1000oС.Figure 3 presents the original microstructure of the workpiece. The workpiece has a coarse lamellar microstructure with a grain size of the transformed β-phase, D = 0.5-1.0 mm The temperature of the polymorphic (α + β → β) transformation, the Ac3 point, was determined by trial hardening and for the material used is T = 1000 o C.

В данном примере необходимо получить микрокристаллическую структуру со средним размером зерен d= 3,0-5,0 мкм, распределенную равномерно по всему объему заготовки. Вместе с тем после обработки заготовка должна иметь форму плоского диска толщиной 10,0 мм. In this example, it is necessary to obtain a microcrystalline structure with an average grain size d = 3.0-5.0 μm, distributed uniformly throughout the volume of the workpiece. However, after processing, the workpiece should be in the form of a flat disk with a thickness of 10.0 mm

Как на первом, так и на втором этапах деформирования, степень деформации и температурно-скоростные режимы нагружения выбирают исходя из условия трансформации структуры в процессе нагружения, т.е. за счет динамической рекристаллизации. Both at the first and at the second stages of deformation, the degree of deformation and the temperature-speed loading modes are selected based on the conditions of the structure transformation during loading, i.e. due to dynamic recrystallization.

Для решения поставленной задачи выбирают двухэтапную обработку. To solve the problem, choose two-stage processing.

На первом этапе предварительно готовят микроструктуру в поверхностном слое, деформируя образец пропорциональным двухкомпонентным нагружением. Преимущественной компонентой задают компоненту кручения, а дополнительной - сжатие. Использование этой схемы нагружения направлено на подготовку микроструктуры в первую очередь в поверхностных слоях, в том числе слоях, непосредственно лежащих под бойками. At the first stage, the microstructure in the surface layer is preliminarily prepared, deforming the sample by proportional two-component loading. The torsion component is specified as the predominant component, and compression is the additional component. The use of this loading scheme is aimed at preparing the microstructure primarily in the surface layers, including the layers directly lying under the strikers.

На втором этапе осуществляют подготовку структуры в центральной части заготовки до заданного размера зерен, в процессе деформирования заготовки сжатием. При этом сжатие также используют и для формирования конечной конфигурации изделия. At the second stage, the structure is prepared in the central part of the preform to a predetermined grain size in the process of deformation of the preform by compression. In this case, compression is also used to form the final configuration of the product.

Величину накопленной деформации на боковой поверхности заготовки еi на первом этапе выбирают исходя из расчетов, выполненных по аналогии с примером 1, равной 0,9-1,1, а после второго этапа, равной еi=1,0-1,25, исходя из конечной формы и размеров заготовки. На первом этапе скорость деформации компоненты кручения выбирают постоянной на всем протяжении деформирования и равной

Figure 00000006
с-1, а скорость деформации компоненты сжатия выбирают также постоянной и равной е=1,0•10-4 с-1.The value of the accumulated deformation on the side surface of the workpiece e i at the first stage is selected based on calculations performed by analogy with example 1, equal to 0.9-1.1, and after the second stage, equal to e i = 1.0-1.25, based on the final shape and size of the workpiece. At the first stage, the strain rate of the torsion components is chosen constant throughout the deformation and equal to
Figure 00000006
s -1 , and the strain rate of the compression components is also chosen constant and equal to e = 1.0 • 10 -4 s -1 .

Температуру деформации на первом и втором этапе выбирают равными температуре Т=950oС.The deformation temperature in the first and second stage is chosen equal to the temperature T = 950 o C.

Скорость деформации сжатием на втором этапе, также, как и на первом этапе поддерживают постоянной и равной е=1,0•10-4 с-1, а деформирование заканчивают по достижении значения интенсивности деформации равной ei=1,25.The strain rate by compression in the second stage, as well as in the first stage, is kept constant and equal to e = 1.0 • 10 -4 s -1 , and the deformation is completed when the strain intensity value is equal to e i = 1.25.

Описанные в этом примере программа, и соответствующие режимы нагружения представлены на фиг.8.а, б. The program described in this example, and the corresponding loading modes are presented in Fig. 8.a, b.

После первого этапа обработки образец охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Затем повторно нагревают до температуры 950oС со средней скоростью нагрева 50oС/мин, осуществляют выдержку в течение 15 минут и деформируют одноосным растяжением по режиму и программе второго этапа фиг.8.а, б.After the first processing step, the sample is cooled in air to room temperature. Then reheated to a temperature of 950 o With an average heating rate of 50 o C / min, hold for 15 minutes and deform by uniaxial stretching according to the mode and program of the second stage Fig.8.a, b.

По завершении второго этапа образец извлекают из печи и охлаждают на воздухе. Upon completion of the second stage, the sample is removed from the furnace and cooled in air.

Результаты металлографических исследований, проведенных после обработки заготовок, аналогичны результатам примера 1. Значения коэффициента формы α-пластин Kα для центральной части обработанной заготовки равен 2,9, а для периферийной части 2,1. Толщина α-пластин в центральной части равна 2,1 мкм в периферийной части 2,3 мкм. The results of metallographic studies carried out after processing the blanks are similar to the results of example 1. The values of the shape coefficient α-plates Kα for the central part of the processed blank is 2.9, and for the peripheral part 2.1. The thickness of the α-plates in the central part is 2.1 μm in the peripheral part of 2.3 μm.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что микроструктура в рабочей части обработанной заготовки трансформировалась однородно по всему объему и имеет микрокристаллическое строение со средним размером зерна d= 3,5-4,0 мкм. Thus, we can conclude that the microstructure in the working part of the processed workpiece was transformed uniformly throughout the volume and has a microcrystalline structure with an average grain size d = 3.5-4.0 μm.

Пример 3
Обработке подвергают цилиндрическую заготовку из двухфазного (α+β) титанового сплава мартенситного класса ВТ6 (Ti - основа; 5,3-6,8 Аl; 3,5-5,3 V).
Example 3
The treatment is subjected to a cylindrical billet of biphasic (α + β) titanium alloy martensitic class VT6 (Ti - base; 5.3-6.8 Al; 3.5-5.3 V).

Заготовка цилиндрической формы с диаметром и длиной рабочей части, равными соответственно 20,0 мм и 100,0 мм, в исходном состоянии имеет грубую пластинчатую микроструктуру. На фиг.9 представлена микроструктура заготовки в исходном состоянии. Средний размер зерна превращенной β-фазы составляет величину D=10,0-15,0 мм. A cylindrical billet with a diameter and length of the working part equal to 20.0 mm and 100.0 mm, respectively, in the initial state has a rough plate microstructure. Figure 9 presents the microstructure of the workpiece in its original state. The average grain size of the transformed β-phase is D = 10.0-15.0 mm.

Необходимо получить мелкозернистую микрокристаллическую структуру со средним размером зерен d= 4,0-8,0 мкм в периферийной части заготовки. В центральной части заготовки допускается наличие пластинчатой микроструктуры. It is necessary to obtain a fine-grained microcrystalline structure with an average grain size d = 4.0-8.0 μm in the peripheral part of the workpiece. In the central part of the workpiece, the presence of a plate microstructure is allowed.

В данном примере, так же как и в примерах 1 и 2, степень деформации и температурно-скоростные режимы нагружения выбирают исходя из условия трансформации структуры в процессе нагружения. In this example, as in examples 1 and 2, the degree of deformation and temperature-speed loading conditions are selected based on the conditions of transformation of the structure during loading.

Для решения поставленной задачи выбирают одноэтапную обработку (фиг. 10а). Образец деформируют однокомпонентным нагружением (фиг.10б). Единственной компонентой нагружения является кручение. Температуру деформации выбирают равной 930oС. Заготовку деформируют с постоянной скоростью деформации, соответствующей ее значению на боковой поверхности

Figure 00000007
с-1.To solve this problem, choose one-stage processing (Fig. 10A). The sample is deformed by single-component loading (Fig. 10b). The only component of loading is torsion. The deformation temperature is chosen equal to 930 o C. the Workpiece is deformed with a constant strain rate corresponding to its value on the side surface
Figure 00000007
s -1 .

В соответствии с выражением (1), степень ei накопленной деформации на боковой поверхности выбирают равной 2,0. Заданная степень деформации является достаточной, чтобы проработать микроструктуру в заготовке на 1/2 ее объема. Скорость нагрева выбирают равной 50 град/мин, а после обработки заготовку охлаждают на воздухе.In accordance with the expression (1), the degree of e i accumulated deformation on the side surface is chosen equal to 2.0. The specified degree of deformation is sufficient to work out the microstructure in the workpiece for 1/2 of its volume. The heating rate is chosen equal to 50 deg / min, and after processing the workpiece is cooled in air.

На фиг. 11 представлена макро-, а на фиг.12, микроструктура деформированного образца. Результаты проведенных металлографических исследований показали, что значения коэффициента формы α-пластин Kα для центральной части обработанной заготовки равен 7,6, а для периферийной части 2,5. Толщина α-пластин в центральной части равна 2,9 в периферийной части 3,3. In FIG. 11 is a macro view, and in FIG. 12, a microstructure of a deformed sample. The results of metallographic studies showed that the values of the shape factor α-plates Kα for the central part of the processed workpiece is equal to 7.6, and for the peripheral part of 2.5. The thickness of the α-plates in the central part is 2.9 in the peripheral part 3.3.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что структура в рабочей части обработанной заготовки трансформировалась неоднородно по сечению. Морфология структуры в центральной части имеет пластинчатое строение, а на периферии - равноосное микрокристаллическое, со средним размером зерна d= 4,0-6,0 мкм. Thus, we can conclude that the structure in the working part of the processed workpiece was transformed non-uniformly in cross section. The morphology of the structure in the central part has a lamellar structure, and on the periphery it is equiaxed microcrystalline, with an average grain size d = 4.0-6.0 μm.

Пример 4
Обработке подвергают заготовку из двухфазного (α+β) титанового сплава ВТ9 (Ti - основа; 5,8-7,0 Аl; 2,8-3,8 Мо; 0,8-2,0 Zr; 0,2-0,35 Si).
Example 4
The workpiece is subjected to treatment from a two-phase (α + β) VT9 titanium alloy (Ti - base; 5.8-7.0 Al; 2.8-3.8 Mo; 0.8-2.0 Zr; 0.2-0 , 35 Si).

Внешний вид и геометрические размеры обрабатываемой заготовки в исходном состоянии были аналогичны примеру 1 (фиг.4). The appearance and geometric dimensions of the workpiece in the initial state were similar to example 1 (figure 4).

Заготовка имеет грубую пластинчатую микроструктуру с размером зерна превращенной β-фазы, равным D=1,0-2,0 мм (фиг.3). Температура полиморфного (α+β→β) превращения, точка Ас3, была определена методом пробных закалок и для данного материала равна Т=1000oС.The workpiece has a rough plate microstructure with a grain size of the transformed β-phase equal to D = 1.0-2.0 mm (figure 3). The temperature of the polymorphic (α + β → β) transformation, the Ac3 point, was determined by trial hardening and for this material is equal to T = 1000 o C.

Необходимо получить мелкозернистую микрокристаллическую структуру со средним размером зерен d= 3,0-7,0 мкм, распределенную равномерно по всему объему заготовки. Поэтому с учетом того, что в исходном состоянии заготовка имеет грубую пластинчатую структуру и запас пластичности у нее ограничен для развития процессов динамической рекристаллизации в α-фазе, выбирают двухэтапную обработку с тремя переходами на первом этапе. На всех трех переходах первого этапа обработки, а также на втором этапе, степень деформации и температурно-скоростные режимы нагружения выбирают обеспечивающими протекание трансформации структуры в процессе нагружения, за счет протекания динамической рекристаллизации в β-фазе. It is necessary to obtain a fine-grained microcrystalline structure with an average grain size d = 3.0-7.0 μm, distributed uniformly throughout the volume of the workpiece. Therefore, taking into account the fact that in the initial state the preform has a rough lamellar structure and its plasticity margin is limited for the development of dynamic recrystallization processes in the α phase, two-stage processing with three transitions at the first stage is chosen. At all three transitions of the first processing stage, as well as at the second stage, the degree of deformation and temperature-speed loading modes are chosen to ensure the transformation of the structure during loading due to dynamic recrystallization in the β phase.

Переходы разделяют операциями термической обработки, направленными на развитие фазовых превращений в процессе изменения температуры и отсутствия деформирующего воздействия на заготовку. Transitions are separated by heat treatment operations aimed at the development of phase transformations in the process of temperature change and the absence of a deforming effect on the workpiece.

Температуру деформации на всех трех переходах первого этапа, а также на втором этапе выбирают равной Т=960oС. На первом переходе первого этапа заготовку деформируют кручением с постоянной скоростью деформации, равной

Figure 00000008
с-1, до значения интенсивности деформации еi1=0,5.The deformation temperature at all three transitions of the first stage, as well as at the second stage, is chosen equal to T = 960 o C. At the first transition of the first stage, the workpiece is deformed by torsion with a constant strain rate equal to
Figure 00000008
s -1 , to the value of the strain intensity e i1 = 0.5.

После первого перехода осуществляют нагрев заготовки в течение 15 минут до температуры на 1010 oС выше точки Ас3. После выхода печи на заданную температуру, нагрев выключают, доводя температуру до предыдущего значения, выбирая скорость охлаждения, равной скорости 2,0 град/мин.After the first transition, the workpiece is heated for 15 minutes to a temperature of 1010 ° C. above the Ac 3 point. After the oven reaches the set temperature, the heating is turned off, bringing the temperature to the previous value, choosing a cooling rate equal to 2.0 deg / min.

Обработку заготовки на втором переходе выполняют пропорциональным (кручением с одновременным растяжением) нагружением. Скорость деформации компоненты кручения поддерживают постоянной и равной

Figure 00000009
с-1. Скорость деформации компоненты растяжения также поддерживают постоянной и равной е=10-4 с-1. Соотношение компонент скоростей деформации кручения и растяжения на втором переходе выбирают из соотношения:
Figure 00000010
Деформацию осуществляют до величины еi2=0,6. После второго перехода заготовку охлаждают на 40-60oС ниже температуры обработки со скоростью 2,0 град/мин, уменьшая мощность нагрева печи. По достижению заданной температуры, мощность нагрева печи увеличивают, доводя до температуры обработки следующего перехода.Processing the workpiece at the second transition is performed by proportional (torsion with simultaneous stretching) loading. The strain rate of the torsion components is kept constant and equal.
Figure 00000009
s -1 . The strain rate of the tensile components is also kept constant and equal to e = 10 −4 s −1 . The ratio of the components of the torsional and tensile strain rates at the second transition is selected from the ratio:
Figure 00000010
The deformation is carried out to a value of e i2 = 0.6. After the second transition, the workpiece is cooled to 40-60 o C below the processing temperature at a speed of 2.0 deg / min, reducing the heating power of the furnace. Upon reaching the set temperature, the heating power of the furnace is increased, bringing to the processing temperature of the next transition.

Обработку заготовки на заключительном, третьем переходе первого этапа выполняют одноосным растяжением, деформируя заготовку со скоростью деформации е=1,0•10-4 с-1 до значения интенсивности деформации еi3=0,2.The processing of the workpiece at the final, third transition of the first stage is performed by uniaxial tension, deforming the workpiece with a strain rate of e = 1.0 • 10 -4 s -1 to a strain intensity value of e i3 = 0.2.

Схема обработки и соответствующая схема нагружения на переходах и этапах представлены на фиг.13а, б. The processing scheme and the corresponding loading scheme at the transitions and stages are presented in figa, b.

Выбор трехпереходной схемы обработки на первом этапе с промежуточной обработкой, направленной на развитие фазовых превращений, позволил не только повысить запас пластичности и увеличить накопленную степень деформации на этапе, за счет измельчения структуры в результате дополнительного деления пластин α-фазы во время обратных и прямых фазовых превращений, а также увеличил степень и однородность трансформации пластин α-фазы в поверхностных слоях заготовки. The choice of a three-transition processing scheme at the first stage with intermediate processing aimed at the development of phase transformations made it possible not only to increase the plasticity margin and increase the accumulated degree of deformation at the stage, due to the refinement of the structure as a result of additional division of the α-phase plates during reverse and direct phase transformations , and also increased the degree and uniformity of transformation of α-phase plates in the surface layers of the workpiece.

После первого этапа заготовку охлаждают до комнатной температуры на воздухе, и после нагрева до температуры обработки второго этапа подвергают деформации одноосным растяжением, аналогично примеру 1, по режиму второго этапа. After the first stage, the preform is cooled to room temperature in air, and after heating to the processing temperature of the second stage, it is subjected to uniaxial tension deformation, similarly to Example 1, according to the mode of the second stage.

После завершения процесса обработки, заготовку вынимают из печи и охлаждают на воздухе. After completion of the processing process, the workpiece is removed from the furnace and cooled in air.

Отметим, что заготовка, прошедшая обработку на первом этапе по данному режиму, по сравнению с примером 1, на втором этапе деформировалась более однородно, с менее выраженным деформационным рельефом на боковой поверхности. Note that the workpiece that underwent processing at the first stage in this mode, compared to example 1, at the second stage was deformed more uniformly, with a less pronounced deformation relief on the side surface.

Результаты качественных и количественных металлографических исследований, проведенных после обработки заготовок показали, что значения коэффициента формы α-пластин Kα для центральной части обработанной заготовки равен 3,0, а для периферийной части 2,1. Толщина α-пластин в центральной части равна 2,3, в периферийной части 2,4. The results of qualitative and quantitative metallographic studies carried out after processing the workpieces showed that the values of the shape coefficient α-plates Kα for the central part of the processed workpiece is 3.0, and for the peripheral part 2.1. The thickness of the α-plates in the central part is 2.3, in the peripheral part 2.4.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что микроструктура в обработанной заготовке трансформировалась однородно по всему объему и имеет микрокристаллическое строение со средним размером зерна d=3,0-4,0 мкм. Thus, we can conclude that the microstructure in the processed workpiece was transformed uniformly throughout the volume and has a microcrystalline structure with an average grain size d = 3.0-4.0 μm.

Пример 5
Обработке подвергают цилиндрическую заготовку из двухфазного (α+β) титанового сплава ВТ9 (Ti - основа; 5,8-7,0 Аl; 2,8-3,8 Мо; 0,8-2,0 Zr; 0,2-0,35 Si) диаметром 40,0 мм и длиной рабочей части 80 мм.
Example 5
The treatment is subjected to a cylindrical billet of two-phase (α + β) VT9 titanium alloy (Ti - base; 5.8-7.0 Al; 2.8-3.8 Mo; 0.8-2.0 Zr; 0.2- 0.35 Si) with a diameter of 40.0 mm and a length of the working part of 80 mm.

Заготовка имеет грубую пластинчатую микроструктуру с размером зерна превращенной β-фазы, равным D=1,0-2,0 мм (фиг.3). Температуру полиморфного (α+β→β) превращения, точка Ас3, определяют методом пробных закалок. Для обрабатываемого материала она равна Т=1000oС.The workpiece has a rough plate microstructure with a grain size of the transformed β-phase equal to D = 1.0-2.0 mm (figure 3). The temperature of the polymorphic (α + β → β) transformation, the Ac3 point, is determined by trial hardening. For the processed material, it is equal to T = 1000 o C.

Требуется подготовить однородную микрокристаллическую структуру во всем объеме заготовки со средним размером зерна 2,0-4,0 мкм, поэтому с учетом того, что в исходном состоянии заготовка имеет грубую пластинчатую структуру и запас пластичности у нее недостаточен для использования температурно-скоростных режимов обработки, обеспечивающих развитие динамической рекристаллизации в α- и β-фазах, выбирают двухэтапную обработку. Первый этап выполняют за два перехода. Переходы разделяют операциями термической обработки, направленными на протекание статической рекристаллизации, дополняющей эффект незначительной динамической рекристаллизации так или иначе протекающей в процессе деформации, направленной на формирование границ зерен в β-фазе, что в сочетании с дополнительной термической обработкой, вызывающей протекание прямых фазовых превращений в процессе изменения температуры и отсутствия деформирующего воздействия на заготовку приводит к ускорению деления пластин α-фазы и образования микрокристаллической структуры. It is required to prepare a homogeneous microcrystalline structure in the entire volume of the workpiece with an average grain size of 2.0-4.0 μm, therefore, given the fact that in the initial state the workpiece has a rough plate structure and the plasticity margin is insufficient for using temperature-speed processing conditions, providing the development of dynamic recrystallization in the α and β phases, two-stage processing is chosen. The first stage is performed in two transitions. The transitions are separated by heat treatment operations aimed at the course of static recrystallization, supplementing the effect of slight dynamic recrystallization in one way or another proceeding in the process of deformation, aimed at forming grain boundaries in the β phase, which in combination with additional heat treatment, causing direct phase transformations in the process changes in temperature and the absence of a deforming effect on the workpiece leads to an acceleration of the division of α-phase plates and the formation of microcr and structure.

Нагружение заготовки на первом этапе осуществляют сочетанием знакопеременного кручения со знакопеременным осевым воздействием, т.е. на первом переходе заготовку деформируют кручением по часовой стрелке с последующим сжатием, на втором переходе заготовку деформируют кручением против часовой стрелке с последующим растяжением. Траектория деформации при таком нагружении представляет собой замкнутый контур. Выбор подобной схемы нагружения обработки направлен на интенсификацию трансформации пластинчатой структуры и на образование микрокристаллической структуры, близкой к бестекстурному состоянию. На втором этапе заготовку деформируют растяжением. The loading of the workpiece at the first stage is carried out by a combination of alternating torsion with alternating axial action, i.e. at the first transition, the workpiece is deformed by torsion clockwise with subsequent compression, at the second transition, the workpiece is deformed by torsion counterclockwise with subsequent stretching. The deformation path under such loading is a closed loop. The choice of such a processing loading scheme is aimed at intensifying the transformation of the lamellar structure and at the formation of a microcrystalline structure close to a textureless state. At the second stage, the workpiece is deformed by stretching.

Температуру деформации на первом и втором этапе выбирают одинаковой и равной Т=960oС.The deformation temperature in the first and second stage is chosen equal and equal to T = 960 o C.

На первом переходе первого этапа заготовку деформируют кручением по часовой стрелки с постоянной скоростью деформации, равной

Figure 00000011
с-1, до значения интенсивности деформации еi1=0,9. Одновременно с завершением кручения начинают сжатие. Скорость деформации поддерживают постоянной и равной е=1,0•10-4 с-1. Деформацию осуществляют до значения еi2=0,2.At the first transition of the first stage, the workpiece is deformed by torsion clockwise with a constant strain rate equal to
Figure 00000011
s -1 , to the value of the strain intensity e i1 = 0.9. Simultaneously with the completion of torsion, compression begins. The strain rate is kept constant and equal to e = 1.0 • 10 -4 s -1 . The deformation is carried out to a value of e i2 = 0.2.

После первого перехода осуществляют выдержку заготовки при температуре обработке в течение 15 минут. Затем заготовку охлаждают до температуры 900oС со скоростью охлаждения, равной скорости 1,5 град/мин. После охлаждения заготовки до заданной температуры, ее вновь нагревают до температуры обработки на втором переходе.After the first transition, the workpiece is held at processing temperature for 15 minutes. Then the workpiece is cooled to a temperature of 900 o With a cooling rate equal to a speed of 1.5 deg / min. After cooling the workpiece to a predetermined temperature, it is again heated to the processing temperature at the second transition.

На втором переходе первого этапа заготовку деформируют кручением против часовой стрелки с постоянной скоростью деформации, равной

Figure 00000012
с-1, до значения интенсивности деформации ei3=0,9. Одновременно с завершением кручения начинают растяжение. Скорость деформации поддерживают постоянной и равной е= 1,0•10-4 с-1. Деформацию осуществляют до значения еi4=0,2.At the second transition of the first stage, the workpiece is deformed by torsion counterclockwise with a constant strain rate equal to
Figure 00000012
s -1 , to the value of the strain intensity e i3 = 0.9. Simultaneously with the completion of torsion, tension begins. The strain rate is kept constant and equal to e = 1.0 • 10 -4 s -1 . The deformation is carried out to a value of e i4 = 0.2.

После второго перехода заготовку выдерживают при температуре обработки в течение 15 минут, затем охлаждают до комнатной температуры на воздухе. After the second transition, the workpiece is kept at a processing temperature for 15 minutes, then cooled to room temperature in air.

Заготовку на втором этапе деформируют растяжением, со скоростью деформации, соответствующей проявлению в обрабатываемом материале эффекта сверхпластичности е=1,0•10-4 c-1, до значения интенсивности деформации еi3=1,0. По завершении процесса обработки заготовку извлекают из печи и охлаждают на воздухе.The workpiece at the second stage is deformed by tension, with a strain rate corresponding to the manifestation of the superplasticity effect e = 1.0 • 10 -4 s -1 in the processed material to a strain intensity value e i3 = 1.0. Upon completion of the processing process, the workpiece is removed from the furnace and cooled in air.

Схема обработки и нагружения на переходах и этапах представлена на фиг. 14а, б. The processing and loading diagram at the transitions and stages is shown in FIG. 14a, b.

Выбор схемы нагружения на первом этапе с промежуточной термической обработкой, направленной на развитие фазовых превращений, позволил не только повысить запас пластичности и увеличить накопленную степень деформации на этапе, за счет измельчения структуры в результате дополнительного деления пластин α-фазы во время обратных и прямых фазовых превращений, а также увеличил степень и однородность трансформации пластин α-фазы в поверхностных слоях заготовки. The choice of the loading scheme at the first stage with intermediate heat treatment aimed at the development of phase transformations made it possible not only to increase the plasticity margin and increase the accumulated degree of deformation at the stage, due to the refinement of the structure as a result of additional fission of α-phase plates during reverse and direct phase transformations , and also increased the degree and uniformity of transformation of α-phase plates in the surface layers of the workpiece.

Результаты качественных и количественных металлографических исследований, проведенных после обработки заготовок, показали, что значения коэффициента формы α-пластин Kα для центральной части обработанной заготовки равен 2,8, а для периферийной части 2,5. Толщина α-пластин в центральной части равна 2,4, в периферийной части 2,5. The results of qualitative and quantitative metallographic studies carried out after processing the workpieces showed that the values of the shape factor α-plates Kα for the central part of the processed workpiece is 2.8, and for the peripheral part 2.5. The thickness of the α-plates in the central part is 2.4, in the peripheral part 2.5.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что микроструктура в обработанной заготовке трансформировалась однородно по всему объему и имеет микрокристаллическое строение со средним размером зерна d=3,0-4,0 мкм. Thus, we can conclude that the microstructure in the processed workpiece was transformed uniformly throughout the volume and has a microcrystalline structure with an average grain size d = 3.0-4.0 μm.

Пример 6
Обработке подвергали заготовку из α-титанового сплава ВТ5-1 (Тi - основа; 4,3-6,0 Аl; 2,0-3,0 Sn) диаметром 40,0 мм и длиной рабочей части 80,0 мм.
Example 6
A billet made of α-titanium alloy VT5-1 (Ti - base; 4.3-6.0 Al; 2.0-3.0 Sn) with a diameter of 40.0 mm and a length of the working part of 80.0 mm was subjected to processing.

Заготовка имеет грубую пластинчатую микроструктуру с размером зерна превращенной β-фазы, равным D= 0,5 мм. Температура обратного полиморфного (α+β→β) превращения, точка Ас3, и прямого (α+β→α), точка Аr3, определяют методом пробных закалок. Для обрабатываемого материала точка Ас3 равна Т= 1020oС, а Аr3 равна 980oС.The preform has a coarse lamellar microstructure with a grain size of the transformed β-phase equal to D = 0.5 mm. The temperature of the reverse polymorphic (α + β → β) transformation, the Ac3 point, and the direct (α + β → α), the Ar3 point, are determined by trial hardening. For the processed material, the point Ac3 is equal to T = 1020 o C, and Ar3 is equal to 980 o C.

Требуется получить однородную микрокристаллическую структуру во всем объеме заготовки со средним размером зерна 4,0-8,0 мкм. It is required to obtain a homogeneous microcrystalline structure in the entire volume of the workpiece with an average grain size of 4.0-8.0 microns.

В данном примере заготовку обрабатывают за один этап, состоящий из трех переходов. Учитывая узкий интервал двухфазной области, а также исходную грубую микроструктуру, заготовку на первом переходе обрабатывают при температуре 950oС, на втором при 1050oС, на третьем при 980oС.In this example, the workpiece is processed in one step, consisting of three transitions. Given the narrow interval of the two-phase region, as well as the initial coarse microstructure, the preform at the first transition is processed at a temperature of 950 o C, at the second at 1050 o C, at the third at 980 o C.

Переходы разделяют операциями термической обработки, направленными на протекание обратных и прямых фазовых превращений. Дополнительная термическая обработка в сочетании с горячим деформированием в условиях сложного нагружения направлена на ускорение процесса измельчения структуры. Transitions are separated by heat treatment operations aimed at the occurrence of reverse and direct phase transformations. Additional heat treatment in combination with hot deformation under complex loading is aimed at accelerating the process of grinding the structure.

На каждом из трех переходов заготовку деформируют пропорциональным двухкомпонентным нагружением (реверсивным кручением с одновременным растяжением). At each of the three transitions, the workpiece is deformed by proportional two-component loading (reverse torsion with simultaneous tension).

На первом переходе в качестве преимущественной компоненты используют кручение по часовой стрелки, а в качестве дополнительной компоненты - одноосное растяжение. Соотношение компонент скоростей деформации кручения и растяжения выбирают равным:

Figure 00000013
Скорость деформации компоненты кручения выбирают постоянной и равной
Figure 00000014
с-1, а скорость деформации компоненты растяжения выбирают также постоянной и равной е=2,0•10-4 с-1. Интенсивность деформации на этапе выбирают равной ei=1,2.At the first transition, torsion clockwise is used as the predominant component, and uniaxial tension is used as an additional component. The ratio of the components of the torsion strain and tensile strain rates is chosen equal to:
Figure 00000013
The strain rate of the torsion components is chosen constant and equal
Figure 00000014
s -1 , and the strain rate of the tensile components is also chosen constant and equal to e = 2.0 • 10 -4 s -1 . The strain rate at the stage is chosen equal to e i = 1.2.

После первого перехода заготовку нагревают со скоростью 5,0 град/мин до температуры второго перехода и деформируют по режиму второго прехода. After the first transition, the workpiece is heated at a speed of 5.0 deg / min to the temperature of the second transition and is deformed according to the second transition mode.

На втором переходе в качестве преимущественной компоненты используют кручение против часовой стрелки, а в качестве дополнительной компоненты - одноосное растяжение. Соотношение компонент скоростей деформации кручения и растяжения выбирают равным:

Figure 00000015
Скорость деформации компоненты кручения выбирают постоянной и равной
Figure 00000016
с-1, а скорость деформации компоненты растяжения выбирают также постоянной и равной е=2,0•10-4 с-1. Интенсивность деформации на этапе выбирают равной ei=1,2.At the second transition, torsion counterclockwise is used as the predominant component, and uniaxial tension is used as an additional component. The ratio of the components of the torsion strain and tensile strain rates is chosen equal to:
Figure 00000015
The strain rate of the torsion components is chosen constant and equal
Figure 00000016
s -1 , and the strain rate of the tensile components is also chosen constant and equal to e = 2.0 • 10 -4 s -1 . The strain rate at the stage is chosen equal to e i = 1.2.

После второго перехода заготовку охлаждают до температуры третьего перехода со скоростью 1,0oС/мин и деформируют по режиму третьего перехода.After the second transition, the preform is cooled to the temperature of the third transition at a speed of 1.0 o C / min and deformed according to the regime of the third transition.

На третьем переходе в качестве преимущественной компоненты используют кручение по часовой стрелки, а в качестве дополнительной компоненты - одноосное растяжение. Соотношение компонент скоростей деформации кручения и растяжения выбирают равным:

Figure 00000017
Скорость деформации компоненты кручения выбирают постоянной и равной
Figure 00000018
c-1, а скорость деформации компоненты растяжения выбирают также постоянной и равной е=2,0•10-4 с-1. Интенсивность деформации на этапе выбирают равной еi=1,2.At the third transition, torsion clockwise is used as the predominant component, and uniaxial tension is used as an additional component. The ratio of the components of the torsion strain and tensile strain rates is chosen equal to:
Figure 00000017
The strain rate of the torsion components is chosen constant and equal
Figure 00000018
c -1 , and the strain rate of the tensile components is also chosen constant and equal to e = 2.0 • 10 -4 s -1 . The strain rate at the stage is chosen equal to e i = 1,2.

Обработку заготовки проводили по режиму представленному на фиг.15а, б. После обработки заготовку охлаждают до комнатной температуре на воздухе. Processing the workpiece was carried out according to the mode shown in figa, b. After processing, the workpiece is cooled to room temperature in air.

Результаты качественных и количественных металлографических исследований, проведенных после обработки заготовок, показали, что значение среднего размера зерна в центре и на переферии лежит в пределах d=5,0-7,0 мкм. The results of qualitative and quantitative metallographic studies carried out after processing the workpieces showed that the average grain size in the center and at the periphery lies in the range d = 5.0-7.0 μm.

Пример 7
Обработке подвергают цилиндрическую заготовку из двухфазного (α+β) титанового сплава ВТ9 (Ti - основа; 5,8-7,0 Аl; 2,8-3,8 Мо; 0,8-2,0 Zr; 0,2-0,35 Si) диаметром 40,0 мм и длиной рабочей части 80,0 мм.
Example 7
The treatment is subjected to a cylindrical billet of two-phase (α + β) VT9 titanium alloy (Ti - base; 5.8-7.0 Al; 2.8-3.8 Mo; 0.8-2.0 Zr; 0.2- 0.35 Si) with a diameter of 40.0 mm and a length of the working part of 80.0 mm.

Заготовка имеет грубую пластинчатую микроструктуру с размером зерна превращенной β-фазы D=1,0-2,0 мм (фиг.3). Температуру полиморфного (α+β→β) превращения, точка Ас3, определяют методом пробных закалок. Для обрабатываемого материала она равна Т=1000oС.The workpiece has a coarse lamellar microstructure with a grain size of the transformed β-phase D = 1.0-2.0 mm (figure 3). The temperature of the polymorphic (α + β → β) transformation, the Ac3 point, is determined by trial hardening. For the processed material, it is equal to T = 1000 o C.

Так как в исходном состоянии заготовка имеет грубую пластинчатую структуру, с ограниченным запасом пластичности, и требуется получить достаточно малый размер зерна, порядка d=1,0-2,0 мкм, выбирают двухэтапную обработку с понижением температуры на переходах. Первый этап выполняют за три перехода. Степень деформации и температурно-скоростные режимы обработки на переходе выбирают обеспечивающими протекание в β-фазе динамической рекристаллизации. Переходы разделяют операциями термической обработки, направленными на развитие прямых фазовых превращений, усиливающих процесс измельчения микроструктуры за счет образования α-зерен по границам рекристаллизованной β-фазы. Since in the initial state the preform has a rough lamellar structure, with a limited margin of ductility, and it is required to obtain a sufficiently small grain size, of the order of d = 1.0-2.0 μm, a two-stage processing with lowering the temperature at the transitions is chosen. The first stage is performed in three transitions. The degree of deformation and temperature-speed processing regimes at the transition are chosen to ensure dynamic recrystallization in the β phase. The transitions are separated by heat treatment operations aimed at the development of direct phase transformations that enhance the refinement of the microstructure due to the formation of α-grains along the boundaries of the recrystallized β-phase.

Температуру обработки первого перехода выбирают равной 960oС, второго 930oС, третьего 900oС. На каждом из трех переходов заготовку деформируют пропорциональным двухкомпонентным нагружением (кручением с одновременным реверсивным осевым воздействием, сжатием - растяжением.) Применение данной схемы позволяет полнее проработать структуру на первом этапе.The processing temperature of the first transition is chosen equal to 960 o С, the second 930 o С, the third 900 o С. At each of the three transitions, the workpiece is deformed by proportional two-component loading (torsion with simultaneous axial reversal, compression-tension). Using this scheme allows you to more fully work out the structure at the first stage.

На первом переходе заготовку деформируют кручением с одновременным растяжением. В качестве преимущественной компоненты нагружения используют кручение, а в качестве дополнительной - одноосное растяжение. Соотношение компонент скоростей деформации кручения и растяжения выбирают равным:

Figure 00000019
Скорость деформации компоненты кручения выбирают постоянной и равной
Figure 00000020
с-1. Скорость деформации компоненты растяжения выбирают также постоянной и равной е=2,0•10-4 с-1. Интенсивность деформации на переходе выбирают равной ei=0,6. По завершении первого перехода заготовку охлаждают до температуры следующего перехода со скоростью 1,0oС/мин и деформируют по режиму второго перехода.At the first transition, the workpiece is deformed by torsion with simultaneous stretching. Torsion is used as the predominant component of loading, and uniaxial tension is used as an additional component. The ratio of the components of the torsion strain and tensile strain rates is chosen equal to:
Figure 00000019
The strain rate of the torsion components is chosen constant and equal
Figure 00000020
s -1 . The strain rate of the tensile components is also chosen constant and equal to e = 2.0 • 10 -4 s -1 . The strain rate at the transition is chosen equal to e i = 0.6. Upon completion of the first transition, the workpiece is cooled to the temperature of the next transition at a speed of 1.0 o C / min and deformed according to the second transition.

На втором переходе заготовку деформируют кручением с одновременным сжатием. В качестве преимущественной компоненты нагружения используют кручение, а в качестве дополнительной - одноосное сжатие. Соотношение компонент скоростей деформации кручения и сжатия выбирают равным:

Figure 00000021
Скорость деформации компоненты кручения выбирают постоянной и равной
Figure 00000022
с-1. Скорость деформации компоненты растяжения выбирают также постоянной и равной е=4,0•10-4 с-1. Интенсивность деформации на этапе выбирают равной еi= 1,2. По завершению второго перехода заготовку охлаждают до температуры следующего перехода со скоростью 1,0oС/мин и деформируют по режиму третьего перехода.At the second transition, the workpiece is deformed by torsion with simultaneous compression. Torsion is used as the predominant component of loading, and uniaxial compression is used as an additional component. The ratio of the components of the torsion and compression strain rates is chosen equal to:
Figure 00000021
The strain rate of the torsion components is chosen constant and equal
Figure 00000022
s -1 . The strain rate of the tensile component is also chosen constant and equal to e = 4.0 • 10 -4 s -1 . The strain rate at the stage is chosen equal to e i = 1,2. Upon completion of the second transition, the workpiece is cooled to the temperature of the next transition with a speed of 1.0 o C / min and deformed according to the regime of the third transition.

На третьем переходе заготовку деформируют аналогично первому переходу кручением с одновременным растяжением. Степень и скорость деформации на третьем переходе выбирают такими же, как на первом переходе. At the third transition, the workpiece is deformed similarly to the first transition by torsion with simultaneous extension. The degree and speed of deformation at the third transition is chosen to be the same as at the first transition.

После первого этапа заготовку охлаждают на воздухе до комнатной температуры. After the first step, the preform is cooled in air to room temperature.

На втором этапе заготовку нагревают до температуры 900oС, помещая в печь, выдерживают в течение 15-20 мин и деформируют одноосным растяжением со скоростью 5,5•10-3 с-1 до степени деформации, равной ei=1,0.In the second stage, the preform is heated to a temperature of 900 o C, placed in a furnace, kept for 15-20 minutes and deformed by uniaxial tension at a speed of 5.5 • 10 -3 s -1 to a degree of deformation equal to e i = 1,0.

Схемы обработки и нагружения представлены на фиг.16а, б. The processing and loading schemes are presented in figa, b.

После обработки заготовку извлекают из печи и охлаждают до комнатной температуры на воздухе. After processing, the preform is removed from the furnace and cooled to room temperature in air.

Результаты качественных и количественных металлографических исследований, проведенных после обработки заготовок показали, что значение среднего размера зерна в центре и на периферии лежит в пределах d=1,5-2,0 мкм. The results of qualitative and quantitative metallographic studies carried out after processing the workpieces showed that the average grain size in the center and on the periphery lies in the range d = 1.5-2.0 μm.

Пример 8
Обработке подвергают цилиндрическую заготовку из титанового сплава ВТ8 (Ti - основа; 5,8-7,0 Аl; 2,8-3,8 Мо; 0,2-0,35 Si) диаметром 30,0 мм и длиной рабочей части 100,0 мм. Внешний вид заготовки из-за простоты формы на чертеже не показан.
Example 8
The treatment is subjected to a cylindrical billet of VT8 titanium alloy (Ti - base; 5.8-7.0 Al; 2.8-3.8 Mo; 0.2-0.35 Si) with a diameter of 30.0 mm and a length of the working part of 100 , 0 mm. The appearance of the workpiece due to the simplicity of the form is not shown in the drawing.

На фиг. 17 представлена микроструктура материала, в исходном состоянии размер зерна превращенной β-фазы равен D=1,0-2,0 мм. In FIG. 17 shows the microstructure of the material; in the initial state, the grain size of the transformed β-phase is D = 1.0–2.0 mm.

Температура Ас3, (α+β→β) превращения была определена методом пробных закалок и для данного материала была равна Т=1010oС.The temperature Ac3, (α + β → β) of the transformation was determined by the method of trial hardening and for this material was equal to T = 1010 o C.

Необходимо получить мелкозернистую микрокристаллическую структуру со средним размером зерен d= 5,0-7,0 мкм, распределенную равномерно по всему объему заготовки. It is necessary to obtain a fine-grained microcrystalline structure with an average grain size d = 5.0-7.0 μm, distributed uniformly throughout the volume of the workpiece.

С учетом этого, выбирают двухэтапную обработку (фиг.18а, б) с двумя переходами на первом этапе. На первом этапе предварительно готовят микроструктуру в поверхностном слое, а на втором этапе осуществляют подготовку структуры до заданного размера зерна, включая центральную часть заготовки. With this in mind, choose two-stage processing (figa, b) with two transitions in the first stage. At the first stage, the microstructure is preliminarily prepared in the surface layer, and at the second stage, the structure is prepared to the specified grain size, including the central part of the workpiece.

Величину проработанного слоя материала заготовки на первом этапе и соответствующую степень накопленной деформации определяют так же, как в примере 1. The value of the worked-out layer of the workpiece material at the first stage and the corresponding degree of accumulated deformation are determined in the same way as in example 1.

Первый этап выполняют за два перехода. Деформирование на первом и втором переходе осуществляют при переменной температуре. Температуру начала обработки на первом переходе выбирают равной Т=900oС. В процессе деформирования заготовки температуру плавно увеличивают до 960oС, а затем, на втором переходе, понижают снова до первоначального уровня. Обработку на втором этапе выполняют одноосным растяжением, с оптимальной скоростью деформации соответствующей сверхпластичности материала заготовки.The first stage is performed in two transitions. Deformation at the first and second transition is carried out at a variable temperature. The temperature of the start of processing at the first transition is chosen equal to T = 900 o C. In the process of deformation of the workpiece, the temperature is gradually increased to 960 o C, and then, at the second transition, lower again to the original level. The processing at the second stage is performed by uniaxial tension, with an optimal strain rate of the corresponding superplasticity of the workpiece material.

Схему нагружения, степень и скорость деформации на первом и втором переходе выбирают одинаковыми: двухкомпонентное пропорциональное нагружение (фиг.18а, б). Преимущественная компонента - простое кручение, дополнительная компонента - одноосное растяжение. Соотношение компонент скоростей деформации кручения и растяжения выбирают равным:

Figure 00000023
т.е менее 0,2. Скорость деформации компоненты кручения выбирают постоянной и равной
Figure 00000024
с-1. Скорость деформации компоненты растяжения выбирают также постоянной и равной е=8,0• 10-4 с-1. Интенсивность деформации на каждом из этапов выбирают равной еi1i2=0,8.The loading scheme, the degree and speed of deformation at the first and second transitions are chosen the same: two-component proportional loading (Fig. 18a, b). The predominant component is simple torsion, the additional component is uniaxial tension. The ratio of the components of the torsion strain and tensile strain rates is chosen equal to:
Figure 00000023
i.e. less than 0.2. The strain rate of the torsion components is chosen constant and equal
Figure 00000024
s -1 . The strain rate of the tensile components is also chosen constant and equal to e = 8.0 • 10 -4 s -1 . The strain rate at each stage is chosen equal to e i1 = e i2 = 0.8.

После первого этапа заготовку охлаждают до комнатной температуры. After the first step, the preform is cooled to room temperature.

На втором этапе обработки заготовку нагревают до температуры 900oС, помещая в печь, выдерживают в течение 10-15 мин и деформируют одноосным растяжением со скоростью 5,5•10-3 с-1 до степени еi=0,8.At the second stage of processing, the workpiece is heated to a temperature of 900 o C, placed in a furnace, kept for 10-15 minutes and deformed by uniaxial tension at a speed of 5.5 • 10 -3 s -1 to the degree of e i = 0,8.

Результаты качественных металлографических исследований представлены на фиг. 19. Количественные металлографические исследования заготовок, проведенные после заключительной обработки второго этапа, показали, что значения коэффициента формы α-пластин Kα для центральной части равен 2,0, а для периферийной части 2,1. Толщина α-пластин в центральной части равна 2,3 в периферийной части 2,4. The results of high-quality metallographic studies are presented in FIG. 19. Quantitative metallographic studies of the blanks, carried out after the final processing of the second stage, showed that the values of the shape coefficient of α-plates Kα for the central part is 2.0, and for the peripheral part 2.1. The thickness of the α-plates in the central part is 2.3 in the peripheral part of 2.4.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что микроструктура в обработанной заготовке трансформировалась однородно по всему объему и имеет микрокристаллическое строение со средним размером зерна d=4,0-5,0 мкм. Thus, we can conclude that the microstructure in the processed workpiece was transformed uniformly throughout the volume and has a microcrystalline structure with an average grain size d = 4.0-5.0 μm.

Пример 9
Обработке подвергают крупногабаритную цилиндрическую заготовку из титанового сплава ВТ6 (Ti - основа; 5,3-6,8 Аl; 3,5-5,3 V).
Example 9
A large cylindrical billet of VT6 titanium alloy is subjected to processing (Ti - base; 5.3-6.8 Al; 3.5-5.3 V).

Размеры заготовки следующие: диаметр заготовки равен 140,0 мм, длина заготовки 300,0 мм. The dimensions of the workpiece are as follows: the diameter of the workpiece is 140.0 mm, the length of the workpiece is 300.0 mm.

В исходном состоянии заготовка имеет литую микроструктуру со средним размером зерна превращенной β-фазы, равным 10,0-15,0 мм. In the initial state, the preform has a molded microstructure with an average grain size of the transformed β-phase equal to 10.0-15.0 mm.

Температура Ас3, (α+β→β) превращения для сплава ВТ6 была определена методом пробных закалок и для данного материала была равна Т=990oC.The transformation temperature Ac3, (α + β → β) for the VT6 alloy was determined by trial hardening and for this material was T = 990 o C.

Необходимо получить равномерно распределенную по всему объему заготовки микрокристаллическую структуру со средним размером зерен d=6,0-9,0 мкм. It is necessary to obtain a microcrystalline structure evenly distributed over the entire volume of the workpiece with an average grain size of d = 6.0-9.0 μm.

Так как материал, сплав ВТ6, был поставлен в виде отрезанной из слитка шайбы диаметром 500,0 мм и длиной 200,0 мм, которая имеет форму и габариты, неприемлемые для обработки на имеющемся в распоряжении оборудовании, шайбу предварительно разрезрезают на четыре части. Одну часть подвергают высокотемпературной деформационной обработке сжатием со сменой осей нагружения и последующей протяжкой на гидравлическом прессе с максимальным усилием 1600, т. е. на плоских бойках изотермического штампового блока УИШБ-510. Температуру начала обработки выбирают равной Тн=1100oС, а температуру окончания Тк= 930oС. После обработки поковку охлаждают на воздухе. Размеры поковки следующие: диаметр круга 180,0 мм; длина 320,0 мм. Далее поковку подвергают токарной обработке до размеров заготовки.Since the material, VT6 alloy, was delivered in the form of a washer cut from an ingot with a diameter of 500.0 mm and a length of 200.0 mm, which has a shape and dimensions that are unacceptable for processing with the equipment available, the washer is pre-cut into four parts. One part is subjected to high-temperature deformation processing by compression with the change of the loading axes and subsequent broaching on a hydraulic press with a maximum force of 1600, i.e., on flat strippers of the isothermal stamp block UISHB-510. The temperature of the beginning of processing is chosen equal to Tn = 1100 o C, and the temperature of the end of Tk = 930 o C. After processing, the forging is cooled in air. The dimensions of the forgings are as follows: circle diameter 180.0 mm; length 320.0 mm. Next, the forging is subjected to turning to the size of the workpiece.

Макроструктура поперечного сечения заготовки перед основной обработкой представлена на фиг.20. Заготовка имеет грубую пластинчатую микроструктуру с размером зерен превращенной β-фазы, равным D=1,5-2,5 мм (фиг.21), достаточно равномерно распределенными по сечению заготовки. The macrostructure of the cross section of the workpiece before the main processing is presented in Fig.20. The preform has a coarse lamellar microstructure with a grain size of the transformed β-phase equal to D = 1.5-2.5 mm (Fig. 21), fairly evenly distributed over the cross section of the preform.

Заготовку перед обработкой приваривали к деформирующему инструменту, который изготавливали из жаропрочного титанового сплава диффузионной сваркой. Диффузионную сварку выполняют, используя местную герметизацию и вакуумирование в зоне соединения. Режим диффузионной сварки был следующим: температура Т= 950oС; сварочное усилие Р=2,0 МПа; время сварки τ=15 мин; глубина вакуума В=1,0•10-3 Па.The pre-workpiece was welded to a deforming tool, which was made of heat-resistant titanium alloy by diffusion welding. Diffusion welding is performed using local sealing and evacuation in the joint zone. The diffusion welding mode was as follows: temperature T = 950 o C; welding force P = 2.0 MPa; welding time τ = 15 min; vacuum depth B = 1.0 • 10 -3 Pa.

Основная обработка состоит из двух этапов (фиг.22а, б). Температуру обработки на первом этапе выбирают равной T=950oC, а на втором Т=930oС.The main processing consists of two stages (figa, b). The processing temperature in the first stage is chosen equal to T = 950 o C, and in the second T = 930 o C.

На первом этапе заготовку деформируют пропорциональным двухкомпонентным нагружением. В качестве преимущественной компоненты используют кручение, а в качестве дополнительной компоненты - растяжение. Соотношение компонент скоростей деформации кручения и растяжения выбирают равным:

Figure 00000025
Скорость деформации компоненты кручения выбирают постоянной и равной
Figure 00000026
с-1, а скорость деформации компоненты растяжения выбирают также постоянной и равной е=5,0•10-5 с-1. Деформацию осуществляют до значения интенсивности деформации на первом этапе, равной еi=4,0.At the first stage, the workpiece is deformed by proportional two-component loading. Torsion is used as the predominant component, and tension is used as an additional component. The ratio of the components of the torsion strain and tensile strain rates is chosen equal to:
Figure 00000025
The strain rate of the torsion components is chosen constant and equal
Figure 00000026
s -1 , and the strain rate of the tensile components is also chosen constant and equal to e = 5.0 • 10 -5 s -1 . The deformation is carried out to the value of the strain intensity in the first stage, equal to e i = 4.0.

После первого этапа заготовку охлаждают на воздухе до комнатной температуры. На втором этапе заготовку нагревают до температуры 930oС, выдерживают в течение 30 мин и деформируют растяжением до степени деформации, равной ei= 0,4. После обработки заготовку охлаждают с печью до комнатной температуры. Затем заготовку отделяют от инструмента, используя электроэрозионную обработку.After the first step, the preform is cooled in air to room temperature. In the second stage, the workpiece is heated to a temperature of 930 o C, maintained for 30 minutes and deformed by stretching to a degree of deformation equal to e i = 0.4. After processing, the workpiece is cooled with the oven to room temperature. Then the workpiece is separated from the tool using EDM.

Внешний вид заготовки с приваренными съемными захватами (инструментом) после обработки на заключительном этапе представлен на фиг.23. Там же представлена разрезанная вдоль оси половина обработанной заготовки. The appearance of the workpiece with welded removable grippers (tool) after processing at the final stage is presented in Fig.23. It also shows half of the machined workpiece cut along the axis.

На фиг.24 представлена макроструктура заготовки после обработки. С торцев, на расстоянии порядка 30 мм видна непроработанная часть структуры, поскольку заготовка была выбрана заведомо большего размера по длине, для проведения сравнительного анализа и последующих металлографических исследований. On Fig presents the macrostructure of the workpiece after processing. From the ends, at a distance of about 30 mm, the unprocessed part of the structure is visible, since the workpiece was chosen to be obviously larger in length for comparative analysis and subsequent metallographic studies.

Микроструктура в заготовке после обработки представлена на фиг.25. Количественные металлографические исследования заготовок, проведенные по завершении второго этапа заключительной обработки, показали, что коэффициент формы α-пластин Kα для центральной части равен 2,0, а для периферийной части 2,1. Толщина α-пластин в центральной части равна 5,0, в периферийной части 4,9. The microstructure in the workpiece after processing is presented in Fig.25. Quantitative metallographic studies of the blanks, carried out at the end of the second stage of final processing, showed that the shape coefficient of α-plates Kα for the central part is 2.0, and for the peripheral part 2.1. The thickness of the α-plates in the central part is 5.0, in the peripheral part 4.9.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что микроструктура в обработанной заготовке трансформировалась однородно по всему объему и имеет микрокристаллическое строение со средним размером зерна d=8,0-9,0 мкм. Thus, we can conclude that the microstructure in the processed workpiece was transformed uniformly throughout the volume and has a microcrystalline structure with an average grain size d = 8.0-9.0 μm.

Пример 10
Обработке подвергают цилиндрическую заготовку из двухфазного (α+β) титанового сплава мартенситного класса ВТ9 (Ti - основа; 5,8-7,0 Аl; 2,8-3,8 Мо; 0,8-2,0 Zr; 0,2-0,35 Si) диаметром 50,0 мм и длиной рабочей части 200,0 мм.
Example 10
The treatment is subjected to a cylindrical billet of biphasic (α + β) titanium alloy martensitic class VT9 (Ti - base; 5.8-7.0 Al; 2.8-3.8 Mo; 0.8-2.0 Zr; 0, 2-0.35 Si) with a diameter of 50.0 mm and a length of the working part of 200.0 mm.

Материал и исходная микроструктура аналогичны примеру 1. Микроструктура имеет грубую пластинчатую морфологию с размером зерна превращенной β-фазы, равным D=1,0-2,0 мм (фиг.3). The material and the initial microstructure are similar to example 1. The microstructure has a rough plate morphology with a grain size of the transformed β-phase equal to D = 1.0-2.0 mm (figure 3).

Температура Ас3, (α+β→β) превращения равна Т=1000oС.The temperature Ac3, (α + β → β) of the transformation is equal to T = 1000 o C.

Необходимо получить микрокристаллическую структуру со средним размером зерна d=2,0-3,0 мкм, распределенную равномерно по всему объему заготовки. It is necessary to obtain a microcrystalline structure with an average grain size d = 2.0-3.0 μm, distributed uniformly throughout the volume of the workpiece.

Обработку заготовки (фиг. 26) выполняют в оболочке толщиной 4,0 мм, с внутренним диаметром 52,0 мм и длиной 200,0 мм, выполненной из титанового сплава ВТ14 с микрокристаллической структурой со средним размером зерна d= 1,0-2,0 мкм за два этапа. Первый этап выполняют при пониженной температуре Т=880oС, второй при температуре 920oС.The workpiece processing (Fig. 26) is performed in a shell with a thickness of 4.0 mm, with an inner diameter of 52.0 mm and a length of 200.0 mm, made of titanium alloy VT14 with a microcrystalline structure with an average grain size of d = 1.0-2, 0 microns in two stages. The first stage is performed at a reduced temperature T = 880 o C, the second at a temperature of 920 o C.

Учитывается, что обработка заготовки в оболочке повышает не только однородность деформации по длине заготовки при ее кручении с незначительным растяжением, но и ресурс пластичности, за счет исключения образования на поверхности обрабатываемой заготовки деформационных складок, аналогичных тем, которые наблюдались при обработке цилиндрических заготовок после первого этапа, в примере 1 (фиг.6) и в примере 9 (фиг.23). Исключение образования деформационного рельефа подавляет процесс развития трещин. It is taken into account that processing the workpiece in the shell increases not only the uniformity of deformation along the length of the workpiece during its torsion with slight stretching, but also the plasticity resource, by eliminating the formation of deformation folds on the surface of the workpiece that are similar to those observed when processing cylindrical workpieces after the first stage , in example 1 (Fig.6) and in example 9 (Fig.23). The exclusion of the formation of a deformation relief suppresses the process of crack development.

Выбирают двухэтапную обработку, аналогичную примеру 1 (фиг.5а, б). На первом этапе предварительно готовят микроструктуру в поверхностном слое, а на втором этапе осуществляют подготовку структуры до заданного размера зерна во всем объеме, включая центральную часть заготовки. Choose a two-stage processing similar to example 1 (figa, b). At the first stage, the microstructure is preliminarily prepared in the surface layer, and at the second stage, the structure is prepared to the specified grain size in the entire volume, including the central part of the workpiece.

Заготовку предварительно устанавливают в оболочку, в полости между оболочкой и заготовкой создают вакуум, сборку нагревают до температуры 860oС, далее оболочку деформируют одноосным растяжением до образования плотного контакта с заготовкой. Скорость деформации оболочки выбирают равной 1,0•10-4 с-1. По завершении деформации температуру доводят до температуры обработки заготовки на первом этапе. Заготовку и оболочку деформируют совместно, используя двухкомпонентное нагружение - кручение с одновременным растяжением. Схема нагружения, степень деформации, а также скоростные режимы обработки заготовки на первом этапе выбирают аналогичными примеру 1.The preform is pre-installed in the shell, a vacuum is created in the cavity between the shell and the workpiece, the assembly is heated to a temperature of 860 ° C, then the shell is deformed by uniaxial tension to form tight contact with the workpiece. The strain rate of the shell is chosen equal to 1.0 • 10 -4 s -1 . Upon completion of the deformation, the temperature is brought to the processing temperature of the workpiece in the first stage. The workpiece and the shell are deformed together using two-component loading - torsion with simultaneous stretching. The loading scheme, the degree of deformation, as well as high-speed modes of processing the workpiece at the first stage are chosen similar to example 1.

По завершении обработки на первом этапе, заготовку в оболочке нагревают до температуры второго этапа и деформируют одноосным растяжением. Схема нагружения, степень деформации, а также скоростные режимы обработки заготовки на втором этапе выбирают аналогичными примеру 1. Upon completion of the processing in the first stage, the preform in the shell is heated to the temperature of the second stage and deformed by uniaxial tension. The loading scheme, the degree of deformation, as well as high-speed modes of processing the workpiece in the second stage are chosen similar to example 1.

После обработки заготовку извлекают из печи и охлаждают до комнатной температуры на воздухе. Затем оболочку удаляют точением. After processing, the preform is removed from the furnace and cooled to room temperature in air. Then the shell is removed by turning.

Металлографический анализ показал, что после данной обработке заготовка имеет однородную по всему объему микрокристаллическую структуру со средним размером зерна, равным d=1,5-3,0 мкм. Metallographic analysis showed that after this treatment, the preform has a microcrystalline structure homogeneous throughout the volume with an average grain size of d = 1.5-3.0 μm.

Пример 11
Обработке подвергают трубчатую заготовку из двухфазного (α+β) титанового сплава мартенситного класса ВТ9 (Ti - основа; 5,8-7,0 Аl; 2,8-3,8 Мо; 0,8-2,0 Zr; 0,2-0,35 Si).
Example 11
The treatment is subjected to a tubular billet of two-phase (α + β) titanium alloy of the martensitic class VT9 (Ti - base; 5.8-7.0 Al; 2.8-3.8 Mo; 0.8-2.0 Zr; 0, 2-0.35 Si).

Размеры заготовки следующие: внешний диаметр 50,0 мм, внутренний диаметр 40,0 мм; длина рабочей части 200,0 мм. The dimensions of the workpiece are as follows: outer diameter 50.0 mm, inner diameter 40.0 mm; the length of the working part is 200.0 mm.

В данном примере используют материал с исходной микроструктурой аналогичной микроструктуре примера 1 (фиг.3), имеющую грубую пластинчатую морфологию с размером зерна превращенной β-фазы, равным D=1,0-2,0 мм. Температура Ас3, (α+β→β) превращения равна Т=1000oС.In this example, a material is used with an initial microstructure similar to that of Example 1 (FIG. 3), having a rough plate morphology with a transformed β-phase grain size of D = 1.0-2.0 mm. The temperature Ac3, (α + β → β) of the transformation is equal to T = 1000 o C.

Необходимо получить микрокристаллическую структуру со средним размером зерна d=2,0-3,0 мкм, равномерную в объеме заготовки. It is necessary to obtain a microcrystalline structure with an average grain size d = 2.0-3.0 μm, uniform in the volume of the workpiece.

С учетом этого, выбирают двухэтапную обработку, аналогичную примеру 1 (фиг.5а, б). На первом этапе предварительно готовят микроструктуру в большем объеме заготовки, во внешнем слое, а на втором этапе осуществляют подготовку структуры до заданного размера зерна, включая внутренние слои трубчатой заготовки. With this in mind, choose two-stage processing, similar to example 1 (figa, b). At the first stage, the microstructure is preliminarily prepared in a larger volume of the workpiece, in the outer layer, and at the second stage, the structure is prepared to a predetermined grain size, including the inner layers of the tubular workpiece.

На первом этапе заготовку, как и в первом примере, деформируют пропорциональным двухкомпонентным нагружением. В качестве преимущественной компоненты используют кручение, а в качестве дополнительной компоненты - растяжение. Соотношение компонент нагружения на этапах, температуру обработки, степень и скорость деформации выбирают такими же, как в примере 1. At the first stage, the workpiece, as in the first example, is deformed by proportional two-component loading. Torsion is used as the predominant component, and tension is used as an additional component. The ratio of the loading components at the stages, processing temperature, degree and strain rate are chosen the same as in example 1.

Для того чтобы исключить потерю устойчивости трубчатой заготовки при ее деформировании на первом этапе и повысить эффективность трансформации структуры на втором этапе, за счет усложнения схемы деформации, при сохранении достаточно простой схемы нагружения, перед обработкой во внутрь заготовки устанавливают сплошной сердечник, изготовленный из жаропрочного Ni-сплава ЖС6 с внутренним диаметром 38,0 мм и длиной 200,0 мм (фиг.27). На внешнюю поверхность сердечника наносят слой стеклосмазки. Далее заготовку и сердечник нагревают до температуры первого этапа и деформируют по схеме и режиму нагружения первого этапа. In order to eliminate the loss of stability of the tubular billet during its deformation in the first stage and to increase the efficiency of the structure transformation in the second stage, due to the complication of the deformation scheme, while maintaining a fairly simple loading scheme, a solid core made of heat-resistant Ni- is installed inside the billet before processing alloy ZhS6 with an inner diameter of 38.0 mm and a length of 200.0 mm (Fig.27). A layer of glass grease is applied to the outer surface of the core. Next, the preform and core are heated to the temperature of the first stage and deformed according to the scheme and loading mode of the first stage.

Отметим, что на протяжении всей обработки деформированию подвергают только заготовку. Note that throughout the processing, only the workpiece is subjected to deformation.

После обработки на первом этапе заготовку охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Затем заготовку снова нагревают до температуры второго этапа и деформируют одноосным растяжением. По завершении деформирования на втором этапе заготовку раздают путем подачи во внутреннюю полость заготовки газообразного аргона под давлением, величину которого меняют в пределах 2,0-3,0 МПа. After processing in the first stage, the preform is cooled in air to room temperature. Then the preform is again heated to the temperature of the second stage and deformed by uniaxial tension. Upon completion of the deformation in the second stage, the preform is distributed by feeding argon gas under pressure into the inner cavity of the preform, the value of which is changed in the range 2.0-3.0 MPa.

Раздачу можно совмещать с растяжением. При этом повышается эффективность трансформации структуры за счет стимулирования развития зернограничного проскальзывания. Distribution can be combined with stretching. This increases the efficiency of transformation of the structure by stimulating the development of grain boundary slippage.

Далее заготовку с сердечником охлаждают до комнатной температуры и разбирают, удаляя сердечник. Next, the core preform is cooled to room temperature and disassembled, removing the core.

Металлографический анализ показал, что после данной обработки заготовка имеет однородную по всему объему микрокристаллическую структуру со средним размером зерна, равным d=2,0-0,3 мкм. Metallographic analysis showed that after this treatment, the preform has a uniform microcrystalline structure throughout the volume with an average grain size of d = 2.0-0.3 μm.

Пример 12
Обработке подвергают трубчатую заготовку из двухфазного (α+β) титанового сплава мартенситного класса ВТ9 (Ti - основа; 5,8-7,0 Аl; 2,8-3,8 Мо; 0,8-2,0 Zr; 0,2-0,35 Si).
Example 12
The treatment is subjected to a tubular billet of two-phase (α + β) titanium alloy of the martensitic class VT9 (Ti - base; 5.8-7.0 Al; 2.8-3.8 Mo; 0.8-2.0 Zr; 0, 2-0.35 Si).

Размеры заготовки следующие: внешний диаметр 50,0 мм, внутренний диаметр 40,0 мм; длина рабочей части 200,0 мм. The dimensions of the workpiece are as follows: outer diameter 50.0 mm, inner diameter 40.0 mm; the length of the working part is 200.0 mm.

В данном случае, как и в предыдущем, используют материал с исходной микроструктурой, аналогичной микроструктуре примера 1 (фиг.3), которая имеет грубую пластинчатую морфологию с размером зерна превращенной β-фазы, равным D=1,0-2,0 мм. Температура Ас3, (α+β→β) превращения равна Т=1000oС.In this case, as in the previous one, a material with an initial microstructure similar to that of Example 1 (FIG. 3) is used, which has a rough plate morphology with a transformed β-phase grain size of D = 1.0-2.0 mm. The temperature Ac3, (α + β → β) of the transformation is equal to T = 1000 o C.

Необходимо получить микрокристаллическую структуру со средним размером зерна d=2,0-3,0 мкм, равномерную в объеме. It is necessary to obtain a microcrystalline structure with an average grain size d = 2.0-3.0 μm, uniform in volume.

С учетом этого, выбирают двухэтапную обработку аналогичную примеру 1 (фиг. 5а, б). На первом этапе осуществляют предварительную подготовку микроструктуры. На втором этапе осуществляют подготовку структуры до заданного размера зерна. With this in mind, choose a two-stage processing similar to example 1 (Fig. 5A, b). At the first stage, preliminary preparation of the microstructure is carried out. At the second stage, the structure is prepared to a predetermined grain size.

На первом этапе заготовку, как и в примере 1, деформируют пропорциональным двухкомпонентным нагружением. В качестве преимущественной компоненты используют кручение, а в качестве дополнительной компоненты растяжение. Соотношение компонент нагружения на этапах, степень и скорость деформации выбирают такими же, как в примере 1. At the first stage, the workpiece, as in example 1, is deformed by proportional two-component loading. Torsion is used as the predominant component, and tension is used as an additional component. The ratio of the loading components at the stages, the degree and rate of deformation are chosen the same as in example 1.

Обработку трубчатой заготовки осуществляют совместно с полым сердечником, выполненным из титанового сплава ВТ14 с микрокристаллической структурой со средним размером зерна d=1,0-2,0 мкм, за два этапа. Первый этап выполняют при пониженной температуре Т=880oС, второй при температуре 930oС.The processing of the tubular billet is carried out together with a hollow core made of VT14 titanium alloy with a microcrystalline structure with an average grain size of d = 1.0-2.0 μm, in two stages. The first stage is performed at a reduced temperature T = 880 o C, the second at a temperature of 930 o C.

Использование полого сердечника необходимо для того, чтобы исключить потерю устойчивости трубчатой заготовки при ее деформировании особенно на первом этапе, а также для повышения эффективности трансформации структуры, за счет усложнения схемы деформации, при сохранении достаточно простой схемы нагружения. Поэтому перед обработкой во внутрь заготовки устанавливают полый сердечник, изготовленный из титанового сплава ВТ14 с внешним диаметром 38,0 мм, толщиной стенки 5,0 мм и длиной 200,0 мм (фиг.28). The use of a hollow core is necessary in order to eliminate the loss of stability of the tubular billet during its deformation, especially at the first stage, as well as to increase the transformation efficiency of the structure, due to the complexity of the deformation scheme, while maintaining a fairly simple loading scheme. Therefore, before processing, a hollow core made of VT14 titanium alloy with an external diameter of 38.0 mm, a wall thickness of 5.0 mm, and a length of 200.0 mm is installed inside the workpiece inside (Fig. 28).

В тех случаях, когда процесс обработки не связан со значительным формоизменением заготовки и сердечника, целесообразно нанести на внешнюю поверхность сердечника разделительных материалов, например слоя стеклосмазки для того, чтобы облегчить процесс разделения заготовки и сердечника после обработки. In cases where the processing process is not associated with a significant change in the workpiece and core, it is advisable to apply separating materials, for example, a layer of glass grease, on the outer surface of the core in order to facilitate the separation of the workpiece and core after processing.

Далее заготовку и сердечник нагревают до температуры первого этапа и деформируют по схеме и режиму нагружения первого этапа. Next, the preform and core are heated to the temperature of the first stage and deformed according to the scheme and loading mode of the first stage.

Перед основной обработкой сердечник раздают, обеспечивая образование равномерного контакта по всей поверхности заготовки и сердечника, подавая в полость сердечника газообразный аргон под давлением. Величину давления изменяют в пределах Р=2,0-3,0 МПа. Before the main processing, the core is distributed, providing the formation of uniform contact over the entire surface of the workpiece and core, feeding argon gas under pressure into the core cavity. The pressure value is varied within P = 2.0-3.0 MPa.

Отметим, что на протяжении всей обработки деформированию подвергают и заготовку и сердечник. Note that throughout the treatment, the workpiece and core are subjected to deformation.

По завершении первого этапа, заготовку охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Затем ее снова нагревают до температуры второго этапа и деформируют одноосным растяжением. Upon completion of the first stage, the workpiece is cooled in air to room temperature. Then it is again heated to the temperature of the second stage and deformed by uniaxial tension.

Регулируемая подача газообразного аргона при раздаче заготовки с сердечником позволяет не только повысить эффективность процесса трансформации структуры, но и менять конечную форму заготовки. The adjustable supply of gaseous argon during the distribution of the workpiece with the core allows not only to increase the efficiency of the process of transformation of the structure, but also to change the final shape of the workpiece.

Далее заготовку с сердечником охлаждают до комнатной температуры и разбирают. Сердечник удаляют точением. Next, the core preform is cooled to room temperature and disassembled. The core is removed by turning.

Металлографический анализ показал, что после данной обработки заготовка имеет однородную по всему объему микрокристаллическую структуру со средним размером зерна, равным d=2,0-0,3 мкм. Metallographic analysis showed that after this treatment, the preform has a uniform microcrystalline structure throughout the volume with an average grain size of d = 2.0-0.3 μm.

Пример 13
Обработке подвергают тонкостенную заготовку, имеющую внешний диаметр 50,0 мм, внутренний диаметр 46,0 мм и длину рабочей части 200,0 мм из гамма аллюминида титана (TiAl). В исходном состоянии заготовка имеет грубую микроструктуру со средним размером зерен d=0,3-0,5 мм.
Example 13
A thin-walled preform having an external diameter of 50.0 mm, an internal diameter of 46.0 mm and a length of a working part of 200.0 mm of titanium gamma aluminide (TiAl) is subjected to processing. In the initial state, the workpiece has a rough microstructure with an average grain size of d = 0.3-0.5 mm.

Необходимо в заготовке получить микрокристаллическую структуру со средним размером зерна d=5,0-10,0 мкм, распределенную равномерно по всему объему заготовки. It is necessary to obtain a microcrystalline structure in the preform with an average grain size d = 5.0-10.0 μm, distributed uniformly throughout the entire preform volume.

Анализ литературных данных позволил сделать заключение о том, что режимы обработки титанового сплава ВТ9 в первом приближении могут быть использованы для обработки гамма аллюминида титана. An analysis of the literature data allowed us to conclude that the processing modes of the VT9 titanium alloy in a first approximation can be used to process gamma titanium aluminum aluminide.

С учетом этого выбирают двухэтапную обработку, аналогичную примеру 1 (фиг. 5а, б). На первом этапе осуществляют предварительную подготовку микроструктуры. На втором этапе осуществляют подготовку структуры до заданного размера зерна. With this in mind, two-stage processing is chosen, similar to example 1 (Fig. 5A, b). At the first stage, preliminary preparation of the microstructure is carried out. At the second stage, the structure is prepared to a predetermined grain size.

Поскольку ресурс пластичности обрабатываемого материала недостаточен для выполнения всего цикла нагружения, обработку заготовки выполняют между оболочкой и сердечником, обладающими необходимым ресурсом пластичности (фиг. 29). Since the plasticity resource of the material being processed is insufficient to complete the entire loading cycle, the workpiece is processed between the shell and the core with the necessary plasticity resource (Fig. 29).

Перед обработкой во внутрь заготовки устанавливают полый сердечник. Размеры сердечника следующие: внешний диаметр 44,0 мм; внутренний диаметр 34,0 мм; длина сердечника 250,0 мм. Заготовку и сердечник помещают в оболочку. Размеры оболочки следующие: внешний диаметр 62,0 мм; внутренний диаметр 52,0 мм; длина оболочки 250,0 мм. Оболочку и сердечник изготавливают из титанового сплава ВТ9 имеющего микрокристаллическую структуру со средним размером d= 5,0-10,0 мкм. Далее сборку нагревают до температуры 900oС и осуществляют деформирование оболочки одноосным растяжением со скоростью 5,0•10-4 с-1. Одновременно вовнутрь сердечника подают газообразный аргон под давлением 2,0-3,0 МПа.Before processing, a hollow core is installed inside the workpiece. Core dimensions are as follows: outer diameter 44.0 mm; inner diameter 34.0 mm; core length 250.0 mm. The blank and core are placed in a shell. Shell dimensions are as follows: outer diameter 62.0 mm; inner diameter 52.0 mm; sheath length 250.0 mm. The shell and core are made of VT9 titanium alloy having a microcrystalline structure with an average size of d = 5.0-10.0 μm. Next, the assembly is heated to a temperature of 900 o C and carry out the deformation of the shell by uniaxial tension at a speed of 5.0 • 10 -4 s -1 . At the same time, argon gas is supplied into the core under a pressure of 2.0-3.0 MPa.

После выхода температуры сборки на рабочий уровень, приступают к выполнению обработки заготовки по программе, схеме нагружения, а также в температурно-скоростном режиме примера 1. After the assembly temperature reaches the operating level, they begin processing the workpiece according to the program, loading scheme, and also in the temperature-speed mode of example 1.

Необходимо отметить, что на всем протяжении обработки одновременно деформируют всю сборку. После обработки сборку извлекают из печи и охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Оболочку и сердечник удаляют точением. It should be noted that throughout the processing, the entire assembly is simultaneously deformed. After processing, the assembly is removed from the furnace and cooled in air to room temperature. The shell and core are removed by turning.

Металлографический анализ показал, что после данной обработки заготовка имеет однородную по всему объему микрокристаллическую структуру со средним размером зерен, равным d=5,0-10,0 мкм. Metallographic analysis showed that after this treatment, the workpiece has a uniform microcrystalline structure throughout the volume with an average grain size of d = 5.0-10.0 μm.

Пример 14
Обработке подвергают тонкостенную трубчатую заготовку из двухфазного (α+β) титанового сплава мартенситного класса ВТ9 (Ti - основа; 5,8-7,0 Аl; 2,8-3,8 Мо; 0,8-2,0 Zr; 0,2-0,35 Si).
Example 14
Thin-walled tubular billet from biphasic (α + β) titanium alloy of martensitic class VT9 (Ti - base; 5.8-7.0 Al; 2.8-3.8 Mo; 0.8-2.0 Zr; 0) is subjected to treatment , 2-0.35 Si).

Размеры заготовки следующие: внешний диаметр 50,0 мм; внутренний диаметр 46,0 мм; длина рабочей части 200,0 мм. Заготовка была получена из листа, путем предварительной гибки в трубу с последующей аргонодуговой сваркой вдоль образующей. The dimensions of the workpiece are as follows: outer diameter 50.0 mm; inner diameter 46.0 mm; the length of the working part is 200.0 mm. The workpiece was obtained from a sheet by preliminary bending into a pipe followed by argon-arc welding along the generatrix.

Для того чтобы получить в заготовке исходную однородную микроструктуру, аналогичную структуре примера 1, заготовку предварительно отжигают в вакуумной печи при температуре 1100oС в течение 2 часов. После термической обработки структура имеет грубую пластинчатую морфологию с размером зерна превращенной β-фазы, равным D=0,5-1,0 мм.In order to obtain the initial homogeneous microstructure in the preform similar to the structure of Example 1, the preform is preliminarily annealed in a vacuum oven at a temperature of 1100 o C for 2 hours. After heat treatment, the structure has a rough lamellar morphology with a grain size of the transformed β-phase equal to D = 0.5-1.0 mm.

Требуется получить микрокристаллическую структуру со средним размером зерна d=2,0-3,0 мкм, равномерную в объеме заготовки. It is required to obtain a microcrystalline structure with an average grain size d = 2.0-3.0 μm, uniform in the volume of the workpiece.

С учетом этого, выбирают двухэтапную обработку, аналогичную примеру 1 (фиг. 5а, б). На первом этапе осуществляют предварительную подготовку микроструктуры. На втором этапе осуществляют подготовку структуры до заданного размера зерна. With this in mind, choose a two-stage processing, similar to example 1 (Fig. 5A, b). At the first stage, preliminary preparation of the microstructure is carried out. At the second stage, the structure is prepared to a predetermined grain size.

На первом этапе заготовку, как и в первом примере, деформируют пропорциональным двухкомпонентным нагружением. В качестве преимущественной компоненты используют кручение, а в качестве дополнительной компоненты растяжение. Соотношение компонент нагружения на этапах, степень и скорость деформации выбирают такими же, как в примере 1. At the first stage, the workpiece, as in the first example, is deformed by proportional two-component loading. Torsion is used as the predominant component, and tension is used as an additional component. The ratio of the loading components at the stages, the degree and rate of deformation are chosen the same as in example 1.

Обработку тонкостенной трубчатой заготовки осуществляют совместно с полой оболочкой и полым сердечником (фиг.29), выполненными из титанового сплава ВТ14 с микрокристаллической структурой, со средним размером зерен d=1,0-2,0 мкм, за два этапа. Первый этап выполняют при пониженной температуре Т=880oС, второй при температуре 930oС.The processing of a thin-walled tubular billet is carried out together with a hollow shell and a hollow core (Fig. 29) made of titanium alloy VT14 with a microcrystalline structure, with an average grain size d = 1.0-2.0 μm, in two stages. The first stage is performed at a reduced temperature T = 880 o C, the second at a temperature of 930 o C.

Использование полой оболочки и полого сердечника необходимо для того, чтобы исключить потерю устойчивости трубчатой заготовки при ее деформировании, особенно на первом этапе, а также для повышения эффективности трансформации структуры, за счет усложнения схемы деформации, при сохранении достаточно простой схемы нагружения. Кроме этого, применение оболочки делает более благоприятной схему напряженного состояния, т.е. реализуются условия, близкие к условиям всестороннего сжатия. Вместе с тем, увеличение ресурса пластичности достигается и за счет исключения образования деформационного рельефа на поверхности самой заготовки. The use of a hollow shell and a hollow core is necessary in order to exclude the loss of stability of the tubular billet during its deformation, especially at the first stage, as well as to increase the transformation efficiency of the structure, due to the complexity of the deformation scheme, while maintaining a fairly simple loading scheme. In addition, the use of the shell makes the stress state scheme more favorable, i.e. conditions close to the conditions of comprehensive compression are realized. At the same time, an increase in the plasticity resource is also achieved by eliminating the formation of a deformation relief on the surface of the workpiece itself.

Оболочка и сердечник имеют следующие размеры. The shell and core have the following dimensions.

Оболочка: внутренний диаметр 52,0 мм, толщина стенки 5,0 мм, длина 200,0 мм. Размеры сердечника: внешний диаметр 44,0 мм, толщина стенки 5,0 мм, длина 200,0 мм. Shell: inner diameter 52.0 mm, wall thickness 5.0 mm, length 200.0 mm. Core dimensions: outer diameter 44.0 mm, wall thickness 5.0 mm, length 200.0 mm.

В тех случаях, когда процесс обработки связан с незначительным формоизменением оболочки, заготовки и сердечника, целесообразно нанести на внешнюю и внутреннюю поверхность заготовки разделительные материалы, например окись итрия, окись алюминия, нитрид бора, и т.д., для того, чтобы облегчить процесс разделения заготовки и сердечника после обработки. In cases where the processing process is associated with a slight change in the shell, preform and core, it is advisable to apply separation materials, for example, yttrium oxide, alumina, boron nitride, etc., to the outer and inner surfaces of the preform, in order to facilitate the process separation of the workpiece and the core after processing.

Перед обработкой заготовку устанавливают между оболочкой и сердечником. Далее заготовку и сердечник нагревают до температуры первого этапа и деформируют по схеме и режиму нагружения первого этапа. Before processing, the workpiece is installed between the shell and the core. Next, the preform and core are heated to the temperature of the first stage and deformed according to the scheme and loading mode of the first stage.

Непосредственно пред нагружением по схеме первого этапа, заготовку и сердечник раздают, обеспечивая образование равномерного контакта по всей поверхности оболочки, заготовки и сердечника, подавая в полость сердечника газообразный аргон под давлением. Величину давления изменяют в пределах Р= 2,0-3,0 МПа. Immediately before loading according to the scheme of the first stage, the billet and core are distributed, providing uniform contact over the entire surface of the shell, billet and core, feeding argon gas under pressure into the core cavity. The pressure value is varied within P = 2.0-3.0 MPa.

Отметим, что на протяжении всей обработки деформированию подвергают всю сборку, т.е. оболочку, заготовку и сердечник. Note that throughout the treatment, the entire assembly is subjected to deformation, i.e. shell, blank and core.

По завершении первого этапа сборку охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Затем ее снова нагревают до температуры второго этапа и деформируют одноосным растяжением. Upon completion of the first stage, the assembly is cooled in air to room temperature. Then it is again heated to the temperature of the second stage and deformed by uniaxial tension.

Далее заготовку с сердечником охлаждают до комнатной температуры и разбирают. Оболочку и сердечник удаляют точением. Next, the core preform is cooled to room temperature and disassembled. The shell and core are removed by turning.

Металлографический анализ показал, что после данной обработки заготовка имеет однородную по всему объему микрокристаллическую структуру со средним размером зерна, равным d=2,0-3,0 мкм. Metallographic analysis showed that after this treatment, the workpiece has a uniform microcrystalline structure throughout the volume with an average grain size of d = 2.0-3.0 μm.

Пример 15
Обработке подвергают листовую заготовку толщиной 2,0 мм из технически чистого титана марки ВТ1-0.
Example 15
Processing is subjected to a sheet blank 2.0 mm thick of technically pure titanium grade VT1-0.

В листовой заготовке необходимо получить микрокристаллическую структуру со средним размером зерна d=0,3-0,5 мкм, равномерную в объеме заготовки. In a sheet preform, it is necessary to obtain a microcrystalline structure with an average grain size d = 0.3-0.5 μm, uniform in the volume of the preform.

В качестве схемы нагружения используют интенсивный сдвиг, реализуемый кручением заготовки между недеформируемыми оболочкой и стержнем (фиг.30). As the loading scheme, an intensive shear is used, which is realized by torsion of the workpiece between the non-deformable shell and the core (Fig. 30).

Для этого заготовку предварительно деформируют изгибом на трехвалковой листогибочной машине, придавая форму, близкую к форме трубы с размерами: внешний диаметр трубы 50,0 мм, высота трубы 25,0 мм. На внешнюю и внутреннюю поверхность трубы методом вакуумного распыления наносят припой на основе Рb-Sn. Сердечник, изготовленный из нержавеющей стали, с предварительно установленной на нем заготовкой охлаждают в жидком азоте и устанавливают в собранную разъемную оболочку, изготовленную также из нержавеющей стали, нагретую до температуры 250oС.To do this, the workpiece is pre-deformed by bending on a three-roll plate bending machine, giving a shape close to the shape of the pipe with dimensions: the outer diameter of the pipe is 50.0 mm, the height of the pipe is 25.0 mm. Pb-Sn based solder is applied to the external and internal surface of the pipe by vacuum spraying. The core, made of stainless steel, with a pre-installed blank on it, is cooled in liquid nitrogen and installed in an assembled split shell, also made of stainless steel, heated to a temperature of 250 o C.

После пайки сборку охлаждают до комнатной температуры и осуществляют деформирование заготовки при температуре Т=25oС путем взаимного поворота друг относительно друга по и против часовой стрелки стержня и оболочки со скоростью вращения 0,1-0,5 оборотов в минуту.After soldering, the assembly is cooled to room temperature and the workpiece is deformed at a temperature of T = 25 ° C by rotating the rod and shell relative to each other clockwise and counterclockwise at a rotation speed of 0.1-0.5 revolutions per minute.

Степень деформации на переходе (поворот в одну сторону) выбирают равной 1,0, а количество переходов, выбирают равным 10. После обработки сборку нагревают до температуры Т=300oС, выдерживают с целью завершения процессов рекристаллизации и разбирают в горячем состоянии.The degree of deformation at the transition (one-way rotation) is chosen equal to 1.0, and the number of transitions, chosen equal to 10. After processing, the assembly is heated to a temperature of T = 300 o C, kept in order to complete the recrystallization processes and disassembled in a hot state.

Металлографический анализ показал, что после данной обработки заготовка имеет однородную по всему объему микрокристаллическую структуру со средним размером зерна, равным d=0,3-0,6 мкм. Metallographic analysis showed that after this treatment, the workpiece has a uniform microcrystalline structure throughout the volume with an average grain size of d = 0.3-0.6 μm.

Пример 16
Обработке подвергают три тонкостенных листовых заготовки из гамма аллюминида титана (TiAl), используя специализированное прессовое оборудование (фиг. 31). Размер заготовок следующий: толщина заготовки 2,0 мм, высота 25,0 мм, ширина 50,0 мм.
Example 16
Three thin-walled blanks of gamma titanium aluminum aluminide (TiAl) are processed using specialized press equipment (FIG. 31). The size of the blanks is as follows: blank thickness 2.0 mm, height 25.0 mm, width 50.0 mm.

В заготовках необходимо получить микрокристаллическую структуру со средним размером зерна d=5,0-10,0 мкм, равномерную в объеме заготовок. In preforms, it is necessary to obtain a microcrystalline structure with an average grain size of d = 5.0-10.0 μm, uniform in the volume of preforms.

Заготовки устанавливают между оболочкой и стержнем. Нагревают до температуры Т=930oС и деформируют, прикладывая осевую нагрузку к оболочке. При этом стержень неподвижен. Эта операция направлена на то, чтобы придать заготовкам форму конуса, близкого по размерам к рабочей поверхности оболочки и стержня.Billets are installed between the shell and the rod. Heated to a temperature of T = 930 o With and deform, applying axial load to the shell. In this case, the rod is stationary. This operation is aimed at giving the workpieces a cone shape that is close in size to the working surface of the shell and the rod.

Внутренняя поверхность оболочки и внешняя поверхность стержня выполняются конусными с углом конуса 30o. Контактные поверхности оболочки и стержня имеют насечки по радиусу и по образующей конуса с целью повышения сцепляемости заготовки с оболочкой и стержнем. После предварительной формообразующей операции заготовки охлаждают до комнатной температуры и производят обточку заготовок так, чтобы они по возможности без зазоров образовывали в сборе конус.The inner surface of the shell and the outer surface of the rod are conical with a cone angle of 30 o . The contact surfaces of the shell and the rod have notches along the radius and along the generatrix of the cone in order to increase the adhesion of the workpiece to the shell and the rod. After the preliminary forming operation, the preforms are cooled to room temperature and the preforms are turned so that they form a cone without gaps if possible.

Известно, что при деформировании интерметаллидов системы Ti-Al при высокой температуре, начиная, например, с 900-950oС и выше в условиях интенсивного проскальзывания обрабатываемой заготовки по поверхности контакта с инструментом, Ti начинает взаимодействовать с Ni, который является обязательным компонентом, входящим в состав тех жаропрочных сплавов, которые широко применяются для изготовления оснастки. При взаимодействи Ti с Ni происходит образование легкоплавкой эвтектики, что приводит к плавлению заготовки и оснастки, развитию процессов так называемой реактивной пайки и образованию соединения между заготовкой и оснасткой. Применение различных смазок не предотвращает образование указанных задиров. В данном примере нет этого недостатка ввиду того, что не допускается проскальзывание по поверхности контакта заготовки с интрументом в условиях высоких нормальных контактных давлений, в силу выполнения их конусными. Поэтому в данном случае можно эффективно использовать различные прослойки не только в качестве материала, который препятствует развитию диффузионных процессов на поверхности контакта, но и как средство, повышающее коэффициент трения.It is known that during the deformation of Ti-Al system intermetallic compounds at high temperatures, starting, for example, from 900-950 o С and higher under conditions of intensive workpiece slippage along the tool contact surface, Ti begins to interact with Ni, which is an obligatory component in those heat-resistant alloys that are widely used for tooling. During the interaction of Ti with Ni, the formation of a low-melting eutectic occurs, which leads to the melting of the workpiece and tooling, the development of so-called reactive soldering processes and the formation of a connection between the workpiece and tooling. The use of various lubricants does not prevent the formation of these scoring. In this example, there is no such drawback due to the fact that it is not allowed to slip on the contact surface of the workpiece with the tool under high normal contact pressures, due to their conical. Therefore, in this case, various interlayers can be effectively used not only as a material that prevents the development of diffusion processes on the contact surface, but also as a means of increasing the friction coefficient.

В данном примере перед сборкой, контактируемые поверхности оболочки и стержня покрывают эмульсией окиси итрия в этиловом спирте. In this example, before assembly, the contacting surfaces of the shell and the shaft are coated with an emulsion of sodium oxide in ethanol.

Заготовки снова устанавливают между оболочкой и стержнем, нагревают до температуры начала обработки Т=950oС и подвергают деформации. Непосредственно перед обработкой заготовку плотно зажимают между конусной оболочкой и конусным стержнем и деформируют сдвигом за счет вращения оболочки вокруг неподвижного стержня, одновременно совмещая с осевой деформацией сжатием, прикладывая постоянное осевое усилие к стержню в пределах 0,2-0,5 MПа. Деформирование заготовки на первом этапе выполняют в изотермических условиях при Т= 950oС. На втором этапе с понижением температуры в конце обработки до Т= 750o. На первом этапе скорость сдвиговой деформации выбирают равной 5,0•10-4 с-1, а величину накопленной деформации равной е=2,5. Сдвиг на первом и втором этапах выполняют знакопеременным вращением оболочки и стержня друг относительно друга на величину интенсивности деформации за один поворот еi= 0,5. На втором этапе заготовку деформируют по схеме первого этапа. Итоговое значение накопленной деформации набирают равным 5.0.The workpieces are again installed between the shell and the core, heated to a temperature of the beginning of processing T = 950 o C and subjected to deformation. Immediately before processing, the workpiece is tightly clamped between the conical shell and the conical rod and deformed by shear due to the rotation of the shell around the fixed rod, while simultaneously combining with axial deformation by compression, applying a constant axial force to the rod in the range of 0.2-0.5 MPa. The deformation of the workpiece in the first stage is carried out in isothermal conditions at T = 950 o C. In the second stage with a decrease in temperature at the end of processing to T = 750 o . At the first stage, the shear strain rate is chosen equal to 5.0 • 10 -4 s -1 , and the cumulative strain value is equal to e = 2.5. The shift in the first and second stages is performed by alternating rotation of the shell and the rod relative to each other by the amount of strain intensity per rotation e i = 0.5. At the second stage, the workpiece is deformed according to the scheme of the first stage. The total value of the accumulated strain is set equal to 5.0.

После окончательной обработки сборку извлекают из печи и охлаждают на воздухе до комнатной температуры. After final processing, the assembly is removed from the furnace and cooled in air to room temperature.

Металлографический анализ показал, что после данной обработки заготовка имеет однородную по всему объему микрокристаллическую структуру со средним размером зерна, равным d=5,0-10,0 мкм. Metallographic analysis showed that after this treatment, the preform has a microcrystalline structure homogeneous throughout the volume with an average grain size of d = 5.0-10.0 μm.

Источники информации
1. Сегал В.М., Резников В.И., Копылов В.И. Процессы пластического структурообразования металлов. Минск: Навука i тэхнiка, 1994, 230 с.
Sources of information
1. Segal V.M., Reznikov V.I., Kopylov V.I. The processes of plastic structure formation of metals. Minsk: Navuka i tehnika, 1994, 230 p.

2. Сегал В.М., Резников В.И., Копылов В.И. Процессы пластического структурообразования металлов. Минск: Навука i тэхнiка, 1994, 230 с. 2. Segal V.M., Reznikov V.I., Kopylov V.I. The processes of plastic structure formation of metals. Minsk: Navuka i tehnika, 1994, 230 p.

3. Патент США 3519503, кл. C 22 F 1/10, 1970. 3. US patent 3519503, CL C 22 F 1/10, 1970.

4. Физическое металловедение титана. Колачев Б.А. Серия "Успехи современного металловедения". М.: Металлургия, 1976, 184 с. 4. Physical metallurgy of titanium. Kolachev B.A. Series "Successes in modern metal science". M .: Metallurgy, 1976, 184 p.

Claims (50)

1. Способ обработки заготовок из металлов и сплавов, заключающийся в получении микроструктуры с требуемым размером зерен посредством пластической деформации, осуществляемой за один или несколько этапов, причем количество этапов задают, исходя из размеров зерен в исходной заготовке и требуемого, температурно-скоростные условия на этапе выбирают обеспечивающими трансформацию структуры в процессе динамической рекристаллизации, кроме того, этап проводят за несколько переходов для наиболее полной трансформации структуры в объеме заготовки, отличающийся тем, что при обработке осесимметричной заготовки на переходах прорабатывают регламентированные по объему слои заготовки, используя сложное нагружение, включающее, по крайней мере, на первом переходе первого этапа, в качестве единственной или преимущественной компоненты кручение, а на последующих переходах сжатие или растяжение, или сочетание сжатия или растяжения с кручением, кроме того, обработку осуществляют в изотермических или квазиизотермических условиях. 1. The method of processing billets of metals and alloys, which consists in obtaining a microstructure with the required grain size by plastic deformation, carried out in one or several stages, and the number of steps is set based on the grain size in the initial billet and the required temperature and speed conditions at the stage they are chosen to ensure the transformation of the structure in the process of dynamic recrystallization, in addition, the stage is performed in several transitions for the most complete transformation of the structure in the volume of the work ki, characterized in that when processing an axisymmetric workpiece at the transitions, workpiece-regulated layers of the workpiece are worked out using complex loading, including at least at the first transition of the first stage, torsion as the sole or predominant component, and compression or tension at subsequent transitions , or a combination of compression or tension with torsion, in addition, the processing is carried out in isothermal or quasi-isothermal conditions. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первом переходе обеспечивают трансформацию микроструктуры до выполнения условия протекания деформации в проработанном слое на последующих переходах в условиях сверхпластичности. 2. The method according to p. 1, characterized in that at the first transition, the microstructure is transformed until the deformation in the developed layer is satisfied at subsequent transitions under conditions of superplasticity. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что величину накопленной деформации на первом этапе выбирают из условия обеспечения измельчения микроструктуры в объеме, который определяют из соотношения
Figure 00000027

где Vо - объем всей заготовки;
V1 - объем трансформированной части заготовки;
σ1 - напряжения течения материала с микрокристаллической структурой;
σ2 - напряжения течения материала в исходной заготовке,
кроме того, температуру второго этапа выбирают не выше температуры первого этапа деформирования.
3. The method according to p. 2, characterized in that the amount of accumulated deformation in the first stage is selected from the conditions for ensuring the grinding of the microstructure in the volume, which is determined from the ratio
Figure 00000027

where V about - the volume of the entire workpiece;
V 1 - the volume of the transformed part of the workpiece;
σ 1 - stress flow of a material with a microcrystalline structure;
σ 2 - stress flow of the material in the original workpiece,
in addition, the temperature of the second stage is chosen not higher than the temperature of the first stage of deformation.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество этапов и вид нагружения выбирают с учетом заданного распределения размера зерна в поперечном сечении заготовки. 4. The method according to p. 1, characterized in that the number of stages and type of loading is selected taking into account a given distribution of grain size in the cross section of the workpiece. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке заготовок из сплавов, имеющих фазовые превращения, между переходами осуществляют термическую обработку, обеспечивающую протекание фазовых превращений. 5. The method according to p. 1, characterized in that when processing billets of alloys having phase transformations, between the transitions carry out heat treatment, ensuring the occurrence of phase transformations. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке заготовок из титана и его сплавов, степень и температурно-скоростные условия деформации на переходе выбирают обеспечивающими протекание динамической рекристаллизации в β-фазе. 6. The method according to p. 1, characterized in that when processing billets of titanium and its alloys, the degree and temperature-speed conditions of deformation at the transition are chosen to ensure the occurrence of dynamic recrystallization in the β-phase. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке заготовок из титана и его сплавов, степень и температурно-скоростные условия деформации на переходе выбирают обеспечивающими протекание статической рекристаллизации в β-фазе при последующем рекристаллизационном отжиге между переходами и с последующей термообработкой, обеспечивающей протекание фазовых превращений. 7. The method according to p. 1, characterized in that when processing billets of titanium and its alloys, the degree and temperature-speed conditions of deformation at the transition are chosen to ensure the occurrence of static recrystallization in the β-phase during subsequent recrystallization annealing between transitions and subsequent heat treatment, providing the course of phase transformations. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке заготовок из (α+β) титановых сплавов, заготовку, по крайней мере, на одном из переходов деформируют при постоянной температуре не более [ТАс3- (20-30)] oС.8. The method according to p. 1, characterized in that when processing billets of (α + β) titanium alloys, the billet, at least at one of the transitions, is deformed at a constant temperature of not more than [T Ac3 - (20-30)] o C. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке заготовок из α- и псевдо α-титановых сплавов, заготовку, по крайней мере, на одном из переходов деформируют при постоянной температуре в интервале температур ТАс3 - ТAr3 для обрабатываемого сплава.. 9. A process according to claim 1, characterized in that when processing workpieces of pseudo α- and α-titanium alloys, preform, at least at one of the transitions is deformed at a constant temperature in the temperature range of Ac3 T - T Ar3 alloy to be treated . 10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что термообработку между переходами осуществляют посредством охлаждения заготовки с регламентированной скоростью, обеспечивающей протекание прямого фазового превращения по диффузионному механизму. 10. The method according to p. 7, characterized in that the heat treatment between the transitions is carried out by cooling the workpiece with a regulated speed, ensuring the flow of direct phase transformation by the diffusion mechanism. 11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что скорость охлаждения выбирают не более скорости, соответствующей мартенситному превращению в β-фазе и не менее скорости, соответствующей наибольшей интенсивности образования двойников отжига в α-фазе. 11. The method according to p. 10, characterized in that the cooling rate is chosen not more than the speed corresponding to the martensitic transformation in the β-phase and not less than the speed corresponding to the highest intensity of the formation of annealing twins in the α-phase. 12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют до температуры последующего перехода. 12. The method according to p. 10, characterized in that the cooling is carried out to a temperature of the subsequent transition. 13. Способ по п. 10, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют до температуры ниже температуры последующего перехода, с дальнейшим нагревом до температуры последующего перехода. 13. The method according to p. 10, characterized in that the cooling is carried out to a temperature below the temperature of the subsequent transition, with further heating to the temperature of the subsequent transition. 14. Способ по п. 10, отличающийся тем, что температуру последующего перехода выбирают ниже температуры предыдущего перехода. 14. The method according to p. 10, characterized in that the temperature of the subsequent transition is selected below the temperature of the previous transition. 15. Способ по п. 10, отличающийся тем, что температуру последующего перехода выбирают равной температуре предыдущего перехода. 15. The method according to p. 10, characterized in that the temperature of the subsequent transition is chosen equal to the temperature of the previous transition. 16. Способ по п. 10, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют до комнатной температуры, с последующим нагревом до температуры последующего перехода. 16. The method according to p. 10, characterized in that the cooling is carried out to room temperature, followed by heating to a temperature of the subsequent transition. 17. Способ по п. 5, отличающийся тем, что, по крайней мере, после одного из переходов осуществляют нагрев до температуры выше температуры обработки на предыдущем переходе, с последующим охлаждением до температуры последующего перехода. 17. The method according to p. 5, characterized in that, at least after one of the transitions, it is heated to a temperature higher than the processing temperature at the previous transition, followed by cooling to the temperature of the subsequent transition. 18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке заготовок из титана и его сплавов с исходной литой структурой, перед первым этапом осуществляют дополнительную обработку, обеспечивающую протекание динамической рекристаллизации в β-фазе, и термическую обработку, обеспечивающую протекание обратных фазовых превращений. 18. The method according to p. 1, characterized in that when processing billets of titanium and its alloys with the original cast structure, before the first stage, additional processing is carried out, which ensures the occurrence of dynamic recrystallization in the β-phase, and heat treatment, which ensures the occurrence of reverse phase transformations . 19. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке заготовок из титана и его сплавов с исходной литой структурой, перед первым этапом осуществляют дополнительную обработку, обеспечивающую протекание динамической рекристаллизации в β-фазе, и термическую обработку, обеспечивающую протекание прямых фазовых превращений. 19. The method according to p. 1, characterized in that when processing billets of titanium and its alloys with the initial cast structure, before the first stage, additional processing is carried out, which ensures the occurrence of dynamic recrystallization in the β-phase, and heat treatment, which ensures the occurrence of direct phase transformations . 20. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в случае если деформацию осуществляют более чем за два этапа, на последующих этапах осевую компоненту нагружения используют для осуществления формообразования заготовки. 20. The method according to p. 1, characterized in that if the deformation is carried out in more than two stages, in subsequent stages the axial component of the load is used to shape the workpiece. 21. Способ по п. 1, отличающийся тем, что когда в качестве исходной берут осесимметричную заготовку в виде прутка, ее размер в поперечном сечении выбирают тем меньшим, чем меньше заданный размер зерна, при этом в качестве осевой компоненты нагружения используют одноосное растяжение. 21. The method according to p. 1, characterized in that when the axisymmetric billet in the form of a rod is taken as the initial one, its cross-sectional size is selected the smaller, the smaller the given grain size, while uniaxial tension is used as the axial component of the load. 22. Способ по п. 1, отличающийся тем, что когда в качестве исходной берут заготовку в виде шайбы, ее размер по высоте выбирают тем меньшим, чем меньше заданный размер зерна, при этом на втором этапе в качестве осевой компоненты нагружения используют одноосное сжатие. 22. The method according to p. 1, characterized in that when the preform is taken in the form of a washer, its height size is chosen the smaller, the smaller the specified grain size, while in the second stage, uniaxial compression is used as the axial component of the load. 23. Способ по п. 1, отличающийся тем, при обработке заготовок в виде шайбы, на одном из этапов заготовку деформируют, сочетая кручение со сжатием. 23. The method according to p. 1, characterized in that when processing the workpieces in the form of a washer, at one stage the workpiece is deformed, combining torsion with compression. 24. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке заготовок в виде прутков на одном из этапов заготовку деформируют, сочетая кручение с растяжением. 24. The method according to p. 1, characterized in that when processing the workpieces in the form of rods at one of the stages, the workpiece is deformed, combining torsion with tension. 25. Способ по любому из пп. 23 и 24, отличающийся тем, что сочетают знакопеременное кручение со знакопеременным осевым нагружением. 25. The method according to any one of paragraphs. 23 and 24, characterized in that they combine alternating torsion with alternating axial loading. 26. Способ по любому из пп. 23 и 24, отличающийся тем, что сочетают монотонное кручение со знакопеременным осевым нагружением. 26. The method according to any one of paragraphs. 23 and 24, characterized in that they combine monotonous torsion with alternating axial loading. 27. Способ по любому из пп. 23 и 24, отличающийся тем, что сочетают знакопеременное кручение с монотонным осевым нагружением. 27. The method according to any one of paragraphs. 23 and 24, characterized in that they combine alternating torsion with monotonous axial loading. 28. Способ по любому из пп. 23-27, отличающийся тем, что соотношение осевой компоненты деформирующего усилия к крутящей выбирают не более 0,2. 28. The method according to any one of paragraphs. 23-27, characterized in that the ratio of the axial component of the deforming force to the torque is selected no more than 0.2. 29. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заготовку деформируют в оболочке, изготовленной из материала, способного к сверхпластической деформации, при этом предварительно деформируют оболочку одноосным растяжением до обеспечения контакта между заготовкой и оболочкой по боковой поверхности заготовки, препятствующего их смещению относительно друг друга в процессе обработки. 29. The method according to p. 1, characterized in that the preform is deformed in a shell made of a material capable of superplastic deformation, while pre-deforming the shell by uniaxial tension to ensure contact between the workpiece and the shell on the side surface of the workpiece, preventing their displacement relative to each other friend during processing. 30. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке полой заготовки, вовнутрь заготовки устанавливают сердечник, а деформации подвергают заготовку. 30. The method according to p. 1, characterized in that when processing a hollow workpiece, a core is installed inside the workpiece, and the workpiece is subjected to deformation. 31. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке полой заготовки, многокомпонентным нагружением вовнутрь заготовки устанавливают сердечник, изготовленный из материала, который при температурно-скоростных режимах обработки заготовки деформируется в условиях сверхпластичности, а деформации преимущественно на втором этапе подвергают и сердечник, и заготовку. 31. The method according to p. 1, characterized in that when processing a hollow billet, by multi-component loading inside the billet, a core is made of a material that deforms under superplasticity under temperature and speed conditions of processing the billet, and the core is subjected to deformation mainly in the second stage , and blank. 32. Способ по любому из пп. 30 и 31, отличающийся тем, что заготовку в сборе с сердечником деформируют в оболочке, изготовленной из материала, способного к сверхпластической деформации, при этом предварительно деформируют оболочку одноосным растяжением до обеспечения контакта между заготовкой и оболочкой по боковой поверхности заготовки, препятствующего их смещению относительно друг друга в процессе обработки. 32. The method according to any one of paragraphs. 30 and 31, characterized in that the workpiece assembly with the core is deformed in a shell made of a material capable of superplastic deformation, while the shell is pre-deformed by uniaxial tension to ensure contact between the workpiece and the shell along the side surface of the workpiece, preventing them from displacing relative to each other friend during processing. 33. Способ по любому из пп. 31 и 32, отличающийся тем, что сердечник выполнен полым. 33. The method according to any one of paragraphs. 31 and 32, characterized in that the core is made hollow. 34. Способ по п. 33, отличающийся тем, что обработку заготовки выполняют в условиях раздачи сердечника путем подачи во внутреннюю полость сердечника под давлением рабочей среды. 34. The method according to p. 33, characterized in that the processing of the workpiece is performed in the conditions of distribution of the core by feeding into the inner cavity of the core under pressure of the working medium. 35. Способ по любому из пп. 31 и 32, отличающийся тем, что между заготовкой и сердечником размещают материал, который, по крайней мере в процессе обработки заготовки приобретает вязкотекучие свойства. 35. The method according to any one of paragraphs. 31 and 32, characterized in that a material is placed between the preform and the core, which, at least during the processing of the preform, acquires viscous flow properties. 36. Способ по любому из пп. 31 и 32, отличающийся тем, что после обработки заготовки осуществляют раздачу заготовки путем подачи рабочей среды под давлением в полость между заготовкой и сердечником. 36. The method according to any one of paragraphs. 31 and 32, characterized in that after processing the workpiece, the workpiece is distributed by supplying a working medium under pressure into the cavity between the workpiece and the core. 37. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке трубчатых тонкостенных заготовок деформацию осуществляют в оболочке, при этом предварительно осуществляют раздачу заготовок до обеспечения контакта между заготовкой и оболочкой по боковой поверхности заготовки, препятствующего их смещению относительно друг друга в процессе обработки. 37. The method according to p. 1, characterized in that during the processing of tubular thin-walled blanks, the deformation is carried out in the shell, while the workpieces are preliminarily distributed until contact is made between the workpiece and the shell along the side surface of the workpiece, which prevents them from being displaced relative to each other during processing. 38. Способ по п. 37, отличающийся тем, что оболочку выполняют из материала, который при выбранных температурно-скоростных режимах обработки заготовки деформируется в условиях сверхпластичности. 38. The method according to p. 37, characterized in that the shell is made of a material that, at the selected temperature and speed modes of processing the workpiece, is deformed under conditions of superplasticity. 39. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке трубчатых заготовок ее устанавливают между оболочкой и сердечником, изготовленными из материала, не претерпевающего формоизменения при обработке заготовки, при этом обеспечивают равномерный контакт по всей контактируемой поверхности заготовки и сердечника, препятствующий взаимному смещению заготовки, оболочки и сердечника при обработке, а деформирование заготовки выполняют путем смещения оболочки и сердечника относительно друг друга. 39. The method according to p. 1, characterized in that when processing tubular billets it is installed between the shell and the core, made of material that does not undergo a change during processing of the workpiece, while ensuring uniform contact over the entire contact surface of the workpiece and the core, preventing mutual displacement the workpiece, shell and core during processing, and the deformation of the workpiece is performed by displacing the shell and core relative to each other. 40. Способ по п. 39, отличающийся тем, что заготовку и контактируемые поверхности оболочки и сердечника изготавливают конусной формы. 40. The method according to p. 39, characterized in that the workpiece and the contacting surfaces of the shell and core are made in a conical shape. 41. Способ по п. 37, отличающийся тем, что контакт между полой заготовкой, оболочкой и сплошным сердечником обеспечивают за счет образования термического натяга. 41. The method according to p. 37, characterized in that the contact between the hollow billet, the shell and the solid core is provided by the formation of thermal interference. 42. Способ по п. 37, отличающийся тем, что контакт между полой заготовкой толщиной t, оболочкой и сплошным сердечником обеспечивают за счет паяного соединения, при этом начальную толщину прослойки припоя Δ выбирают из условия Δ<0,005t. 42. The method according to p. 37, characterized in that the contact between the hollow billet with a thickness of t, the shell and the solid core is provided by a solder joint, while the initial thickness of the solder interlayer Δ is selected from the condition Δ <0,005t. 43. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке пластин, их размещают между оболочкой и стержнем с обеспечением контакта по всей поверхности посредством предварительной деформации пластин, а в процессе обработки осуществляют смещением оболочки и стержня относительно друг друга. 43. The method according to p. 1, characterized in that when processing the plates, they are placed between the shell and the rod with contact across the entire surface by pre-deformation of the plates, and during processing by shifting the shell and the rod relative to each other. 44. Способ по п. 43, отличающийся тем, что оболочку и стержень выполняют конусной формы, при этом предварительную деформацию пластин осуществляют при сборке. 44. The method according to p. 43, characterized in that the shell and the rod are conical in shape, with the preliminary deformation of the plates being carried out during assembly. 45. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке заготовок в виде прутков кручение осуществляют путем приложения деформирующего усилия к торцевой поверхности, равномерно по площади, имеющей радиус r, равный 0,7<r<R, где R - радиус обрабатываемой заготовки. 45. The method according to p. 1, characterized in that in the processing of billets in the form of rods, torsion is carried out by applying a deforming force to the end surface, uniformly over an area having a radius r equal to 0.7 <r <R, where R is the radius of the machined blanks. 46. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформирующее усилие на обрабатываемую заготовку передают за счет неразъемного соединения ее с инструментом. 46. The method according to p. 1, characterized in that the deforming force on the workpiece is transmitted due to its permanent connection with the tool. 47. Способ по п. 46, отличающийся тем, что неразъемное соединение выполняют сваркой плавлением. 47. The method according to p. 46, characterized in that the one-piece connection is performed by fusion welding. 48. Способ по п. 46, отличающийся тем, что неразъемное соединение выполняют сваркой в твердой фазе. 48. The method according to p. 46, characterized in that the one-piece connection is performed by welding in the solid phase. 49. Способ по п. 46, отличающийся тем, что неразъемное соединение выполняют пайкой, при этом материал припоя выбирают из условия, что его температура плавления выше температуры обработки заготовки, а толщину прослойки выбирают из соотношения (0,005-0,01)τ\, где τ - поперечный размер соединения заготовки с инструментом. 49. The method according to p. 46, characterized in that the one-piece connection is performed by soldering, while the solder material is selected from the condition that its melting temperature is higher than the processing temperature of the workpiece, and the thickness of the interlayer is selected from the ratio (0.005-0.01) τ \, where τ is the transverse dimension of the connection between the workpiece and the tool. 50. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформирующее усилие на обрабатываемую заготовку передают за счет разъемного соединения ее с инструментом. 50. The method according to p. 1, characterized in that the deforming force on the workpiece is transmitted due to its detachable connection with the tool.
RU2000109802/02A 2000-04-19 2000-04-19 Method of treatment of blanks made from metals or alloys RU2203975C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000109802/02A RU2203975C2 (en) 2000-04-19 2000-04-19 Method of treatment of blanks made from metals or alloys
PCT/RU2001/000157 WO2001081026A2 (en) 2000-04-19 2001-04-18 Method for processing metal and alloy billets
AU2001250710A AU2001250710A1 (en) 2000-04-19 2001-04-18 Method for processing metal and alloy billets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000109802/02A RU2203975C2 (en) 2000-04-19 2000-04-19 Method of treatment of blanks made from metals or alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000109802A RU2000109802A (en) 2001-12-27
RU2203975C2 true RU2203975C2 (en) 2003-05-10

Family

ID=20233559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000109802/02A RU2203975C2 (en) 2000-04-19 2000-04-19 Method of treatment of blanks made from metals or alloys

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2001250710A1 (en)
RU (1) RU2203975C2 (en)
WO (1) WO2001081026A2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497975C2 (en) * 2012-02-08 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") Treatment method of flat workpieces from metals and alloys
RU2528296C2 (en) * 2012-09-17 2014-09-10 Оскар Акрамович Кайбышев Method of metals and alloys treatment (versions) and device to this end
RU2586188C1 (en) * 2014-12-04 2016-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Method for intensive plastic deformation by torsion under high pressure with step-by-step heating
RU2709416C1 (en) * 2019-10-14 2019-12-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of processing technically pure titanium by high plastic deformation

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3519503A (en) * 1967-12-22 1970-07-07 United Aircraft Corp Fabrication method for the high temperature alloys
SU742483A1 (en) * 1978-01-11 1980-06-25 Калининградский Машиностроительный Завод Method of thermomechanical treatment of (alpha+beta)-titanium alloys
SU894015A1 (en) * 1980-02-25 1981-12-30 Институт физики твердого тела АН СССР Method of treatment of aluminium and its alloys
RU2119842C1 (en) * 1996-06-21 1998-10-10 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Method for manufacturing axially symmetrical parts and blank making process for performing the same
RU2134308C1 (en) * 1996-10-18 1999-08-10 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Method of treatment of titanium alloys

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497975C2 (en) * 2012-02-08 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") Treatment method of flat workpieces from metals and alloys
RU2528296C2 (en) * 2012-09-17 2014-09-10 Оскар Акрамович Кайбышев Method of metals and alloys treatment (versions) and device to this end
RU2586188C1 (en) * 2014-12-04 2016-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Method for intensive plastic deformation by torsion under high pressure with step-by-step heating
RU2709416C1 (en) * 2019-10-14 2019-12-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of processing technically pure titanium by high plastic deformation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001081026A3 (en) 2007-11-08
AU2001250710A8 (en) 2008-01-10
WO2001081026A2 (en) 2001-11-01
AU2001250710A1 (en) 2001-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Azushima et al. Severe plastic deformation (SPD) processes for metals
US7601232B2 (en) α-β titanium alloy tubes and methods of flowforming the same
Tamirisakandala et al. Recent advances in the deformation processing of titanium alloys
US7708845B2 (en) Method for manufacturing thin sheets of high strength titanium alloys description
WO1992018660A1 (en) Superalloy forging process and related composition
RU2555267C2 (en) Method of fabrication of thin sheets from two-phase titanium alloy and product from these sheets
RU2119842C1 (en) Method for manufacturing axially symmetrical parts and blank making process for performing the same
Mulyukov et al. Current achievements on superplasticity and related phenomena at the Institute for Metals Superplasticity Problems
RU2222635C2 (en) Method of treatment of metal materials and titanium aluminide blank made by this method
WO1995018875A1 (en) Superalloy forging process and related composition
WO1994013849A1 (en) Superalloy forging process and related composition
WO1997048509A9 (en) Method for producing axially symmetric parts and the article
No Page No.
RU2203975C2 (en) Method of treatment of blanks made from metals or alloys
Behrens et al. Tailored forming of hybrid bevel gears with integrated heat treatment
EP0909339B1 (en) Method for processing billets from multiphase alloys
WO1992018659A1 (en) Superalloy forging process and related composition
Salishchev et al. Formation of submicrocrystalline structure in large size billets and sheets out of titanium alloys
US20040134574A1 (en) Method for working billets of metals and alloys
Zherebtsov et al. Production, properties and application of ultrafine-grained titanium alloys
Imayev et al. The principles of producing an ultrafine-grained structure in large-section billets
Utyashev et al. New technologies development and equipment for local shape-forming of the complicated parts made of heat-resistant alloys under superplastic deformation conditions
US4818301A (en) Process for producing large section, large mass forged sleeves from large diameter ingots of alloy 625 and from hot isostatically pressed preforms of alloy 625 powder
RU2164263C2 (en) METHOD OF PROCESSING THE BLANKS FROM γ+α2 HYPEREUTECTOID ALLOYS
US4714498A (en) Process for producing large section, large mass forged sleeves from large diameter ingots of alloy 625

Legal Events

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

Effective date: 20090420