RU2310009C2 - Method of manufacture of the flat shape made out of the zirconium alloys - Google Patents

Method of manufacture of the flat shape made out of the zirconium alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2310009C2
RU2310009C2 RU2006100981/02A RU2006100981A RU2310009C2 RU 2310009 C2 RU2310009 C2 RU 2310009C2 RU 2006100981/02 A RU2006100981/02 A RU 2006100981/02A RU 2006100981 A RU2006100981 A RU 2006100981A RU 2310009 C2 RU2310009 C2 RU 2310009C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
heat treatment
zirconium
hot
thermal treatment
Prior art date
Application number
RU2006100981/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006100981A (en
Inventor
Сергей Геннадьевич Ахтонов (RU)
Сергей Геннадьевич Ахтонов
ев Анатолий Леонидович Бел (RU)
Анатолий Леонидович Беляев
Владимир Леонидович Зайцев (RU)
Владимир Леонидович Зайцев
Владимир Борисович Филиппов (RU)
Владимир Борисович Филиппов
Владимир Витальевич Частиков (RU)
Владимир Витальевич Частиков
Юрий Павлович Шевнин (RU)
Юрий Павлович Шевнин
Михаил Георгиевич Штуца (RU)
Михаил Георгиевич Штуца
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ)
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 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) filed Critical Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ)
Priority to RU2006100981/02A priority Critical patent/RU2310009C2/en
Publication of RU2006100981A publication Critical patent/RU2006100981A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2310009C2 publication Critical patent/RU2310009C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Metal Rolling (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy industry; chemical industry; oil-and-gas industry; methods of manufacture of the flat shape made out of the zirconium alloys.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of metallurgy and may be used at manufacture of the flat shape applied in the chemical industry and oil and gas industry in the capacity of the structural material in the active zones of the atomic reactors. The billet produced from the ingot by the hot molding is subjected to the thermal treatment and mechanical working. The thermal treatment conduct at the temperature of presence of the field of (alfa+beta)-zirconium within the time interval of 1-3 hours and refrigerating with the speed of not less than 5°C/minute. This thermal treatment may be conducted at the temperature of no less than 800°C. Then exercise the hot rolling, the intermediate thermal treatment, the cold rolling and the final thermal treatment. The hot rolling may be conducted at the temperature not exceeding the temperature of the processing heat treatment. As a result the invention ensures reduction of the prime cost of the manufactured products at the simultaneous increase of stability of their mechanical properties and the technological effectiveness of the alloy.
EFFECT: the invention ensures reduction of the prime cost of the manufactured products at the simultaneous increase of stability of their mechanical properties and the technological effectiveness of the alloy.
3 cl, 3 dwg, 2 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для изготовления плоского профиля, используемого в качестве конструкционного материала в активных зонах атомных реакторов, в химической и нефтегазовой промышленности.The invention relates to the field of metallurgy and is intended for the manufacture of a flat profile used as a structural material in the active zones of nuclear reactors, in the chemical and oil and gas industry.

Известен способ изготовления плоского профиля из сплава циркония или сплава гафния горячей прокаткой после повторного нагрева инфракрасным (ИК)-излучением (Патент Франции № 2716897, С22F 1/16, 1996). Способ пригоден для изготовления элементов из сплавов циркония или гафния для атомных реакторов. Способ включает обжатие горячей заготовки, последующую прокатку в альфа-области циркония (гафния). Прокатку проводят в несколько проходов с одним или несколькими нагревами в печи до температуры полиморфного превращения, что улучшает деформируемость заготовки. Далее проводят холодную прокатку с одним или несколькими циклами прокатки и термической обработки. При этом проводят один проход горячей прокатки, следующий за последним нагреванием в печи проката, по меньшей мере на 100°С со скоростью 4°С в секунду ИК-излучением с длиной волны 0,8-5 мкм, с последующей горячей прокаткой до достижения конечной толщины проката, равной 0,8 от толщины заготовки, подвергнутой горячей прокатке.There is a method of manufacturing a flat profile from a zirconium alloy or a hafnium alloy by hot rolling after repeated heating by infrared (IR) radiation (French Patent No. 2716897, C22F 1/16, 1996). The method is suitable for the manufacture of elements from alloys of zirconium or hafnium for atomic reactors. The method includes crimping a hot billet, subsequent rolling in the alpha region of zirconium (hafnium). Rolling is carried out in several passes with one or more heating in the furnace to the polymorphic transformation temperature, which improves the deformability of the workpiece. Next, cold rolling is carried out with one or more rolling and heat treatment cycles. In this case, one pass of hot rolling is carried out, following the last heating in the rolling mill, at least 100 ° C at a speed of 4 ° C per second by IR radiation with a wavelength of 0.8-5 μm, followed by hot rolling until the final a thickness of rolled equal to 0.8 of the thickness of the workpiece subjected to hot rolling.

Известный способ не исключает структурную неоднородность заготовки под горячую прокатку.The known method does not exclude structural heterogeneity of the workpiece for hot rolling.

Применение данного способа требует, кроме того, создания специального оборудования для нагрева ИК-излучением. Осуществление горячей прокатки в температурной альфа-области циркония (гафния) вследствие узкого диапазона ее существования ограничивает технологические возможности получения качественного подката из циркониевых сплавов, что, в конечном счете, приводит к нестабильности требуемых свойств готовой продукции и повышению себестоимости изготовления плоского профиля.The use of this method requires, in addition, the creation of special equipment for heating by infrared radiation. The implementation of hot rolling in the temperature alpha region of zirconium (hafnium) due to the narrow range of its existence limits the technological capabilities of producing high-quality rolled products from zirconium alloys, which, ultimately, leads to instability of the required properties of the finished product and increase the cost of manufacturing a flat profile.

Известен способ изготовления листов из сплава циркония с высокой стойкостью к деформациям при облучении (Патент Франции № 2723965, С22F 1/16, 1997), в котором для изготовления листов из сплава циркония, пригодных для выполнения элементов котлов, сначала получают под вакуумом отливку из соответствующего сплава, которую подвергают ковке и горячей прокатке, затем заготовку подвергают закалке после повторного нагрева в бэта-области циркония, затем после нагрева подвергают горячей прокатке, тепловой обработке в альфа-области циркония, далее холодной прокатке с последующей термической обработкой в альфа-области циркония и окончательной холодной прокатке с рекристаллизационным отжигом в альфа-области циркония. Причем горячую прокатку листа после закалки, начиная из бэта-области циркония, осуществляют в первом направлении, затем в перпендикулярном первому направлению прокатки.A known method of manufacturing sheets of zirconium alloy with high resistance to deformation under irradiation (French Patent No. 2723965, C22F 1/16, 1997), in which for the manufacture of sheets of zirconium alloy suitable for making boiler elements, a vacuum cast is first obtained from the corresponding alloy, which is subjected to forging and hot rolling, then the workpiece is subjected to hardening after re-heating in the beta region of zirconium, then after heating it is subjected to hot rolling, heat treatment in the alpha region of zirconium, then cold rolling followed by heat treatment in the alpha region of zirconium and final cold rolling with recrystallization annealing in the alpha region of zirconium. Moreover, hot rolling of the sheet after hardening, starting from the beta region of zirconium, is carried out in the first direction, then in the direction perpendicular to the first rolling direction.

Известный способ не исключает структурную неоднородность заготовки под холодную прокатку, что в конечном счете не позволяет обеспечить требуемых свойств на готовом изделии. Кроме того, известный способ отличается высоким энергопотреблением из-за многочисленных нагревов. К тому же использование прокатки листа в различных направлениях требует применения специального стана с удлиненными валками, иначе прокатка в перпендикулярном первому направлению не возможна, особенно для заготовок под листы большой длины, что в конечном счете приводит к значительному повышению себестоимости изготовления листов.The known method does not exclude structural heterogeneity of the workpiece for cold rolling, which ultimately does not allow to provide the required properties on the finished product. In addition, the known method is characterized by high energy consumption due to numerous heatings. In addition, the use of sheet rolling in different directions requires the use of a special mill with elongated rolls, otherwise rolling in the direction perpendicular to the first direction is not possible, especially for blanks for sheets of large length, which ultimately leads to a significant increase in the cost of manufacturing sheets.

Известен способ изготовления листов из сплава цирконий - 2,5 мас.% ниобия, включающий получение заготовки ковкой, нагрев, горячую прокатку, промежуточную термообработку, холодную прокатку и окончательную термообработку. При этом нагрев и начало горячей прокатки проводят в интервале ниже температуры α+β↔β-превращения на 70-150°С (Патент РФ № 2021043, В21В 3/00, 1994 г.). В известном способе получение заготовки ковкой происходит при деформации исходного слитка в областях существования бета- и (альфа+бета)-циркония, вследствие чего заготовки под горячую прокатку имеют различное структурное состояние и фазовый состав по длине и сечению, что приводит к значительной нестабильности механических свойств листов. Кроме того, в данном способе после ковки не предусмотрена термообработка, необходимая для снятия напряжений, возникающих в заготовке при деформации 82,5-83% и последующей механической обработке. Применение без выдержки одного нагрева заготовки под горячую прокатку в интервале ниже температуры α+β↔β-превращения на 70-150°С не может устранить исходную неоднородность заготовок, что подтверждается результатами контроля готовых листов. Партии листов, полученные из таких заготовок, характеризуются нестабильностью механических свойств даже в пределах одного листа, структура металла по длине и толщине листа неоднородна. Кроме того, данный способ отличается высокой себестоимостью изготовления листов из-за низкого выхода годных изделий.A known method of manufacturing sheets of zirconium alloy - 2.5 wt.% Niobium, including obtaining a workpiece by forging, heating, hot rolling, intermediate heat treatment, cold rolling and final heat treatment. In this case, heating and the start of hot rolling is carried out in the range below the temperature of the α + β↔β transformation by 70-150 ° C (RF Patent No. 2021043, B21B 3/00, 1994). In the known method, forging a workpiece is obtained by forging during deformation of the initial ingot in the regions of existence of beta and (alpha + beta) zirconium, as a result of which hot-rolled workpieces have a different structural state and phase composition along the length and cross section, which leads to significant instability of the mechanical properties sheets. In addition, in this method, after forging there is no heat treatment necessary to relieve stresses arising in the workpiece during deformation of 82.5-83% and subsequent machining. Application without holding one heating of the billet for hot rolling in the range below the α + β↔β transformation temperature of 70-150 ° C cannot eliminate the initial heterogeneity of the billets, which is confirmed by the results of the control of finished sheets. The batch of sheets obtained from such blanks are characterized by instability of mechanical properties even within the same sheet, the metal structure along the length and thickness of the sheet is heterogeneous. In addition, this method has a high cost of manufacturing sheets due to the low yield.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известный способ изготовления плоского профиля из циркониевых сплавов, включающий выплавку слитка, получение из него горячим формованием и последующей механической обработкой заготовки под горячую прокатку, закалку ее при температуре на 50-150°С превышающей точку фазового перехода из промежуточной (альфа+бета)-области в бета-область циркония и отпуск при температуре существования (альфа+бета)-области циркония, горячую прокатку, промежуточную термообработку, холодную прокатку и окончательную термообработку (Патент РФ №2184795, С22F 1/18, 2002 г.).Closest to the proposed invention is a known method of manufacturing a flat profile of zirconium alloys, including smelting an ingot, obtaining from it by hot molding and subsequent machining of the workpiece for hot rolling, hardening it at a temperature of 50-150 ° C higher than the phase transition point from the intermediate ( alpha + beta) regions in the zirconium beta region and tempering at the temperature of existence (alpha + beta) zirconium regions, hot rolling, intermediate heat treatment, cold rolling and windows atelnuyu heat treatment (RF patent №2184795, S22F 1/18, 2002).

Наиболее близкий известный способ отличается повышенной себестоимостью изготовления готовой продукции, так как применение высокотемпературной термической обработки из β-области циркония в виде операции закалки заготовки под горячую прокатку, которая сопровождается значительным поверхностным окислением сплава, что требует последующего удаления некондиционного слоя механической обработкой, приводит к увеличению потерь металла, переводимого в стружку, снижению выхода годной продукции.The closest known method is characterized by the increased cost of manufacturing the finished product, since the use of high-temperature heat treatment from the β-zirconium region in the form of an operation for quenching a billet for hot rolling, which is accompanied by significant surface oxidation of the alloy, which requires subsequent removal of the substandard layer by machining, leads to an increase loss of metal, converted into chips, reducing yield.

Кроме того, закалка из высокотемпературной бета-области приводит к увеличению твердости и внутренних напряжений заготовки, что вызывает необходимость повышения удельного давления при последующих обработках заготовки и снижает стойкость режущего и прокатного инструментов.In addition, hardening from the high-temperature beta region leads to an increase in the hardness and internal stresses of the workpiece, which necessitates an increase in the specific pressure during subsequent processing of the workpiece and reduces the resistance of cutting and rolling tools.

Введение дополнительной операции отпуска заготовок после закалки приводит к дополнительному окислению металла и увеличению длительности производственного цикла, к снижению производительности процесса, к повышению энергозатрат и в конечном счете к повышению себестоимости изготовления листов.The introduction of an additional operation of tempering billets after quenching leads to additional oxidation of the metal and an increase in the duration of the production cycle, to a decrease in the productivity of the process, to an increase in energy consumption, and ultimately to an increase in the cost of manufacturing sheets.

Заявляемый способ решает задачу снижения себестоимости при одновременном повышении стабильности механических свойств готовых изделий, а также повышения технологичности сплава за счет исключения структурной неоднородности заготовки под горячую прокатку.The inventive method solves the problem of reducing costs while improving the stability of the mechanical properties of the finished products, as well as improving the manufacturability of the alloy by eliminating the structural heterogeneity of the workpiece for hot rolling.

Это достигается тем, что в отличие от известного способа изготовления плоского профиля из циркониевых сплавов, включающего выплавку слитка, получение из него горячим формованием заготовки, термическую и механическую обработку заготовки, горячую прокатку, промежуточную термообработку, холодную прокатку и окончательную термообработку, а по заявляемому способу термообработку горячедеформированной заготовки перед горячей прокаткой проводят в области существования (альфа+бета)-циркония с выдержкой 1-3 ч и охлаждением со скоростью не менее 5°С/мин.This is achieved by the fact that, in contrast to the known method of manufacturing a flat profile from zirconium alloys, including smelting an ingot, obtaining a billet from it by hot molding, heat and machining the billet, hot rolling, intermediate heat treatment, cold rolling and final heat treatment, and according to the claimed method heat treatment of a hot-deformed billet before hot rolling is carried out in the region of existence (alpha + beta) -zirconium with a holding time of 1-3 hours and cooling at a speed of at least 5 ° C / min.

Термообработка заготовки перед горячей прокаткой может быть проведена при температуре не менее 800°С.Heat treatment of the workpiece before hot rolling can be carried out at a temperature of at least 800 ° C.

Достижению технического результата способствует также то, что горячая прокатка заготовки производится при температуре, не превышающей температуру предшествующей термообработки.The achievement of the technical result also contributes to the fact that the hot rolling of the workpiece is carried out at a temperature not exceeding the temperature of the previous heat treatment.

Проведение термообработки заготовок под горячую прокатку при температуре существования (α+β)-циркония и последующая горячая прокатка заготовки при температуре, не превышающей температуру предшествующей термообработки, способствует динамической рекристаллизации зерен, что обеспечивает однородную структуру с глобулярным распределением альфа-фазы циркония по границам и внутри бета-зерен циркония. Т.е. устраняется структурная неоднородность заготовки под горячую прокатку в виде волокнистой полосчатости.The heat treatment of billets for hot rolling at the temperature of existence of (α + β) zirconium and subsequent hot rolling of the billet at a temperature not exceeding the temperature of the previous heat treatment promotes dynamic grain recrystallization, which ensures a uniform structure with a globular distribution of the zirconium alpha phase along the boundaries and inside zirconium beta grains. Those. eliminates the structural heterogeneity of the hot-rolled preform in the form of fibrous banding.

Выдержка в течение 1-3 часов в процессе термообработки и последующее охлаждение заготовки со скоростью не менее 5°С/мин позволяет стабилизировать механические свойства по сечению и длине заготовки, обеспечить высокую технологичность при ее дальнейшей обработке за счет разупрочнения сплава.Exposure for 1-3 hours during the heat treatment and subsequent cooling of the workpiece at a rate of at least 5 ° C / min allows you to stabilize the mechanical properties along the cross section and length of the workpiece, to ensure high processability during its further processing due to softening of the alloy.

Причем как исключение структурной неоднородности, так и повышение стабильности механических свойств достигается в совокупности с условиями операций термообработки, горячей прокатки в заявляемых условиях, что при известном свойстве циркониевых сплавов подвергаться окислению при нагреве и, как следствие, необходимости удаления некондиционного слоя в отходы позволяет уменьшить потери. Таким образом, себестоимость изготовления плоского профиля снижается за счет увеличения выхода годной продукции. Снижается она и за счет снижения брака готовой продукции по механическим свойствам.Moreover, both the elimination of structural heterogeneity and the increase in the stability of mechanical properties are achieved in conjunction with the conditions of heat treatment operations, hot rolling under the claimed conditions, that with the well-known property of zirconium alloys undergo oxidation during heating and, as a consequence, the need to remove the substandard layer in the waste reduces losses . Thus, the cost of manufacturing a flat profile is reduced due to increased yield. It is also reduced by reducing the rejection of finished products by mechanical properties.

Фигура 1 - график изменения твердости по сечению горячеформованной заготовки, термообработанной по различным режимам.Figure 1 - graph of changes in hardness over the cross section of a hot-formed billet, heat-treated in various modes.

Фигура 2 - макроструктура горячеформованной заготовки, термообработанной по различным режимам.Figure 2 - macrostructure of a hot-formed billet, heat-treated in various modes.

Фигура 3 - микроструктура горячеформованной заготовки, термообработанной по различным режимам.Figure 3 - the microstructure of the hot-formed billet, heat-treated in various modes.

Способ осуществлялся следующим образом.The method was carried out as follows.

Пример 1Example 1

По заявляемому способу из цирконийниобиевого сплава (Zr-2,5% Nb) выплавили слиток. Слиток подвергли горячей ковке с последующим изготовлением заготовок. Термообработку заготовок осуществляли в альфа+бета-области циркония при температуре 850°С, продолжительность выдержки составила 2 ч. Последующее охлаждение заготовки осуществляли на воздухе со скоростью 10°С/мин в центральной части горячеформованной заготовки до температуры окружающей среды. Затем с заготовок производили механическое удаление некондиционного слоя металла. Далее заготовки нагревали до Т=750°С и осуществляли горячую прокатку. Полученный подкат после проведения операции отжига подвергали холодной прокатке. Окончательный отжиг листов проводили после завершения холодной прокатки. Отожженные листы подвергали отделочным операциям до получения готового изделия толщиной 1,5 мм, а затем контролю на соответствие техническим условиям.According to the claimed method, an ingot was smelted from a zirconium niobium alloy (Zr-2.5% Nb). The ingot was hot forged, followed by the manufacture of blanks. Heat treatment of the preforms was carried out in the alpha + beta region of zirconium at a temperature of 850 ° C, the exposure time was 2 hours. Subsequent cooling of the preform was carried out in air at a rate of 10 ° C / min in the central part of the hot-formed preform to ambient temperature. Then, the substandard metal layer was mechanically removed from the workpieces. Next, the preforms were heated to T = 750 ° C and hot rolling was carried out. The resulting tackle after annealing was subjected to cold rolling. The final annealing of the sheets was carried out after completion of cold rolling. The annealed sheets were subjected to finishing operations until a finished product with a thickness of 1.5 mm was obtained, and then checked for compliance with technical specifications.

Пример 2Example 2

Аналогичным методом были получены готовые изделия (листы толщиной 1,5 мм) из сплава Zr-2,5% Nb в той же последовательности, что и в примере 1, но термообработку заготовок осуществляли по режиму: Т=750°С с выдержкой 0,5 ч, т.е. за пределами заявляемых интервалов температуры и времени выдержки.A similar method was obtained finished products (sheets with a thickness of 1.5 mm) from an alloy of Zr-2.5% Nb in the same sequence as in example 1, but the heat treatment of the workpieces was carried out according to the regime: T = 750 ° C with an exposure of 0, 5 h, i.e. outside the claimed temperature and exposure time intervals.

Для проведения сопоставительного анализа изготавливали готовые листы толщиной 1,5 мм по наиболее близкому аналогу. Для этого из циркониевого сплава Zr-2,5% Nb выплавили слиток. Слиток подвергли ковке. Горячеформованные заготовки подвергали закалке в воду с температуры 980°С при выдержке 40 мин. Закаленные заготовки подвергали отпуску при температуре 750°С в течение 30 мин, затем механическим способом снимали некондиционный слой металла. Далее заготовки обрабатывали до получения готового изделия толщиной 1,5 мм аналогично примеру 1.To conduct a comparative analysis, ready-made sheets with a thickness of 1.5 mm were made according to the closest analogue. For this, an ingot was melted from a zirconium alloy Zr-2.5% Nb. The ingot was forged. The hot-formed blanks were quenched in water from a temperature of 980 ° C for 40 minutes. The hardened billets were tempered at a temperature of 750 ° C for 30 minutes, then a substandard metal layer was removed mechanically. Next, the workpiece was processed to obtain the finished product with a thickness of 1.5 mm as in example 1.

От полученных заготовок и листов, изготовленных по наиболее близкому аналогу и примерам 1 и 2, были отобраны образцы. По стандартным методикам проведены металлографические исследования образцов, определены механические свойства, ударная вязкость, твердость и себестоимость изготовления 1 кг готовой продукции.Samples were taken from the obtained blanks and sheets made by the closest analogue and examples 1 and 2. Metallographic studies of the samples were carried out according to standard methods, mechanical properties, impact strength, hardness and production cost of 1 kg of finished product were determined.

Результаты механических испытаний, представленные в таблице, свидетельствуют о нестабильности уровня свойств по сечению горячеформованных заготовок, термообработанных по примеру 2 и по наиболее близкому аналогу, при этом разброс значений ударной вязкости в пределах одной заготовки составляет Δ59, Дж/см2 и Δ52,4 Дж/см2 соответственно.The results of the mechanical tests presented in the table indicate the instability of the level of properties over the cross section of the hot-formed workpieces, heat-treated according to example 2 and the closest analogue, while the variation in impact strength within one workpiece is Δ59, J / cm 2 and Δ52.4 J / cm 2, respectively.

Предполагаемый режим термообработки (пример 1) позволяет получить стабильные результаты значений ударной вязкости по сечению горячеформованной заготовки при разбросе ударной вязкости Δ12,7 Дж/см2. При испытаниях на осадку максимальные значения, полученные на металле, подвергшемся термообработке по предлагаемому режиму (пример 1), свидетельствуют о преимуществе в технологичности сплава для последующей деформации по сравнению с примером 2 и наиболее близким аналогом. На фиг.1 представлены кривые изменения твердости по сечению горячедеформированных заготовок из сплава Zr-2,5% Nb, которые подвергались термообработке по различным технологическим вариантам. Высокий разброс значений твердости (ΔHRB=10 ед.) по сечению заготовок, а также закономерное изменение твердости от центра к периферии заготовки, термообработка которых проводилась по известному способу (наиболее близкому аналогу), вызваны различной прокаливаемостью заготовки, а следовательно, получением неоднородной структуры металла.The assumed heat treatment mode (example 1) allows to obtain stable results of impact strength values over the cross section of a hot-formed workpiece with a spread of impact strength Δ12.7 J / cm 2 . In tests for upsetting, the maximum values obtained on the metal subjected to heat treatment according to the proposed regime (example 1) indicate an advantage in the manufacturability of the alloy for subsequent deformation in comparison with example 2 and the closest analogue. Figure 1 shows the curves of changes in hardness over the cross section of hot-deformed Zr-2.5% Nb alloy billets, which were subjected to heat treatment according to various technological options. A high spread of hardness values (ΔHRB = 10 units) over the cross section of the workpieces, as well as a regular change in hardness from the center to the periphery of the workpiece, the heat treatment of which was carried out according to the known method (the closest analogue), is caused by different hardenability of the workpiece, and therefore, obtaining a heterogeneous metal structure .

На заготовках, подвергшихся термообработке по заявляемому способу, твердость по сечению распределяется равномерно при разбросе значений, не превышающих 4 ед. с однородной макроструктурой, представленной на фиг.2.On the workpieces subjected to heat treatment by the present method, the cross section hardness is evenly distributed with a spread of values not exceeding 4 units. with a homogeneous macrostructure shown in figure 2.

Снижение температуры термообработки и времени выдержки от оптимального (пример 1) до Т=750°С с выдержкой 0,5 ч (пример 2) не обеспечивает благоприятного стандартного состояния сплава с распределением альфа-фазы циркония в виде глобул внутри и по границам бета-зерен циркония.A decrease in the heat treatment temperature and the exposure time from the optimum (example 1) to T = 750 ° C with an exposure time of 0.5 h (example 2) does not provide a favorable standard state of the alloy with the distribution of the alpha phase of zirconium in the form of globules inside and along the boundaries of beta grains zirconium.

Увеличение времени выдержки от заявленного (1-3 ч) режима термообработки не целесообразно. Из уровня техники известно, что цирконий и его сплавы являются активными металлами и подвержены сильному окислению при нагреве. При этом степень окисления, следовательно, и потери металла увеличиваются с повышением температуры и продолжительности его нагрева.The increase in exposure time from the claimed (1-3 hours) heat treatment mode is not advisable. It is known from the prior art that zirconium and its alloys are active metals and are subject to strong oxidation upon heating. Moreover, the degree of oxidation, and consequently, the loss of metal increases with increasing temperature and the duration of its heating.

Критерием выбора режима термообработки по заявляемому способу является обеспечение благоприятного структурного состояния с глобулярным распределением альфа-фазы циркония по границам и внутри бета-зерен циркония, равномерного распределения значений твердости и уровня механических свойств по сечению заготовки. Такое сочетание структуры и уровня механических свойств горячеформованных заготовок позволяет добиться необходимой технологичности сплава для последующей горячей и холодной прокаток и минимальной отбраковки готовых листов по механическим свойствам.The criterion for choosing the heat treatment mode according to the claimed method is to ensure a favorable structural state with a globular distribution of the alpha phase of zirconium along the boundaries and inside the beta zirconium grains, uniform distribution of hardness values and the level of mechanical properties over the workpiece cross section. Such a combination of the structure and level of mechanical properties of the hot-formed billets allows us to achieve the necessary processability of the alloy for subsequent hot and cold rolling and minimal rejection of finished sheets according to mechanical properties.

Анализ вышеприведенных данных показывает, что заявленный способ в отличие от наиболее близкого аналога и способа по примеру 2 обеспечивает структурную однородность, стабильный уровень механических свойств горячеформованных заготовок, что приводит к стабилизации механических свойств готовых изделий, к значительному снижению себестоимости изготовления готовой продукции и обеспечивает получение изделий высокого качества с меньшими потерями металла в производстве.Analysis of the above data shows that the claimed method, in contrast to the closest analogue and the method of example 2, provides structural homogeneity, a stable level of mechanical properties of hot-formed blanks, which leads to stabilization of the mechanical properties of finished products, to a significant reduction in the cost of manufacturing finished products and ensures the receipt of products high quality with less metal loss in production.

На ОАО ЧМЗ по заявляемому способу в объеме одного слитка изготовлена промышленная партия листов из сплава Zr-2,5% Nb с положительным результатом. Установлено, что отбраковка готовых изделий по механическим свойствам снижена до 0,97% (вместо 2,3% по наиболее близкому аналогу).At ChMZ OJSC, according to the claimed method, an industrial batch of sheets of Zr-2.5% Nb alloy was produced in the volume of one ingot with a positive result. It was found that the rejection of finished products by mechanical properties was reduced to 0.97% (instead of 2.3% for the closest analogue).

Таблица
Результаты механических испытаний образцов (Тисп.=

Figure 00000002
°С), отобранных от горячеформованных заготовок сплава Zr-2,5% Nb, термообработанных по различным режимамTable
Results of mechanical testing of samples (Tisp. =
Figure 00000002
° C), selected from hot-formed blanks of Zr-2.5% Nb alloy, heat-treated in various modes Режим термообработкиHeat treatment mode Место пробо-отбораSample Location Кратковременные испытания статическим одноосным растяжением в поперечном направленииShort-term transverse uniaxial static tensile tests Ударная вязкость. Концентратор напряжений вдоль проката, направление удара поперек направлению прокатаImpact strength Stress concentrator along the rolling direction of the impact across the rolling direction ОсадкаDraft Относительная себестоимость изготовления 1 кг готовой продукции, %отн.The relative cost of manufacturing 1 kg of finished products,% Rel. низ плитыbottom plate верх плитыplate top низ плитыbottom plate верх плитыplate top σв, кгс/мм2 σ in , kgf / mm 2 σв, кгс/мм2 σ in , kgf / mm 2 δ, %δ,% σв, кгс/мм2 σ in , kgf / mm 2 σв, кгс/мм2 σ in , kgf / mm 2 δ, %δ,% KCV, Дж/см2 KCV, J / cm 2 KCV, Дж/см2 KCV, J / cm 2 Х, %X% Пример 1 термообработка Т=850°С τ=2 часаExample 1 heat treatment T = 850 ° C τ = 2 hours мк середина нмк среднееmk mid nmk average 44,8 44,3
Figure 00000003
44.8 44.3
Figure 00000003
35,0 36,5
Figure 00000004
35.0 36.5
Figure 00000004
24,0 23,0
Figure 00000005
24.0 23.0
Figure 00000005
45,7 46,9
Figure 00000006
45.7 46.9
Figure 00000006
35,4 37,5
Figure 00000007
35.4 37.5
Figure 00000007
20,8 21,2
Figure 00000008
20.8 21.2
Figure 00000008
65,7
88,1
Figure 00000009
65.7
88.1
Figure 00000009
75,8
88,5
Figure 00000010
75.8
88.5
Figure 00000010
49÷5149 ÷ 51 81,381.3
Пример 2 термообработка Т=750°С τ=0,5 часаExample 2 heat treatment T = 750 ° C τ = 0.5 hours мк середина нмк среднееmk mid nmk average 46,3 47,1
Figure 00000011
46.3 47.1
Figure 00000011
38,5 40,3
Figure 00000012
38.5 40.3
Figure 00000012
16,8 17,2
Figure 00000013
16.8 17.2
Figure 00000013
45,7 46,0
Figure 00000014
45.7 46.0
Figure 00000014
37,9 38,2
Figure 00000015
37.9 38.2
Figure 00000015
21,2 17,2
Figure 00000016
21.2 17.2
Figure 00000016
89,3
127,2
Figure 00000017
89.3
127.2
Figure 00000017
75,7
123,5
Figure 00000018
75.7
123.5
Figure 00000018
30÷4030 ÷ 40 80,280.2
Наиболее близкий аналог закалка: Т=980°С, т=40 мин
Отпуск: Т=750°С, τ=30 мин
The closest analogue is quenching: T = 980 ° C, t = 40 min
Vacation: T = 750 ° C, τ = 30 min
мк середина нмк среднееmk mid nmk average 47,6 47,7
Figure 00000019
47.6 47.7
Figure 00000019
37,7 37,2
Figure 00000020
37.7 37.2
Figure 00000020
18,4 19,5
Figure 00000021
18.4 19.5
Figure 00000021
49,9 50,3
Figure 00000022
49.9 50.3
Figure 00000022
39,2 39,8
Figure 00000023
39.2 39.8
Figure 00000023
20,4 20,0 23,6 21,320.4 20.0 23.6 21.3 87,8
89,5
Figure 00000024
87.8
89.5
Figure 00000024
80,6
49,7
Figure 00000025
80.6
49.7
Figure 00000025
42÷4742 ÷ 47 100one hundred

Claims (3)

1. Способ изготовления плоского профиля из циркониевых сплавов, включающий выплавку слитка, получение из него горячим формованием заготовки, ее термообработку и механическую обработку, горячую прокатку, промежуточную термообработку, холодную прокатку и окончательную термообработку, отличающийся тем, что термообработку полученной горячим формованием заготовки проводят при температуре существования области (альфа+бета)-циркония с выдержкой 1-3 ч и охлаждением со скоростью не менее 5°С/мин.1. A method of manufacturing a flat profile of zirconium alloys, including smelting an ingot, obtaining a billet from it by hot molding, its heat treatment and machining, hot rolling, intermediate heat treatment, cold rolling and final heat treatment, characterized in that the heat treatment of the billet obtained by hot molding is carried out at the temperature of the region (alpha + beta) -zirconium with a holding time of 1-3 hours and cooling at a rate of at least 5 ° C / min. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку полученной горячим формованием заготовки проводят при температуре не менее 800°С.2. The method according to claim 1, characterized in that the heat treatment obtained by hot molding of the preform is carried out at a temperature of at least 800 ° C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячую прокатку заготовки проводят при температуре, не превышающей температуру предшествующей термообработки.3. The method according to claim 1, characterized in that the hot rolling of the billet is carried out at a temperature not exceeding the temperature of the previous heat treatment.
RU2006100981/02A 2006-01-10 2006-01-10 Method of manufacture of the flat shape made out of the zirconium alloys RU2310009C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006100981/02A RU2310009C2 (en) 2006-01-10 2006-01-10 Method of manufacture of the flat shape made out of the zirconium alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006100981/02A RU2310009C2 (en) 2006-01-10 2006-01-10 Method of manufacture of the flat shape made out of the zirconium alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006100981A RU2006100981A (en) 2007-07-20
RU2310009C2 true RU2310009C2 (en) 2007-11-10

Family

ID=38430909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006100981/02A RU2310009C2 (en) 2006-01-10 2006-01-10 Method of manufacture of the flat shape made out of the zirconium alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2310009C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006100981A (en) 2007-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2364660C1 (en) Method of manufacturing ufg sections from titanium alloys
RU2310009C2 (en) Method of manufacture of the flat shape made out of the zirconium alloys
US4528042A (en) Method for producing superplastic aluminum alloys
CN114032375B (en) Processing method of super 13Cr stainless steel forging material
RU2445399C1 (en) Manufacturing method of flat hafnium profile
JPS60121220A (en) Production of hot rolled steel wire rod and bar having excellent cold forgeability
RU2250806C1 (en) Method for making thin sheets of high-strength titanium alloys
KR100328039B1 (en) A Method Manufacturing Wire Rods for cold Heading
RU2635650C1 (en) Method of thermomechanical processing of high-alloyed pseudo- (titanium alloys alloyed by rare and rare-earth metals
RU2184795C2 (en) Method of producing flat section from zirconium alloys
RU2110600C1 (en) Method for producing articles from zirconium alloys
RU2296017C1 (en) Method for making rolled bars from springy alloy steel
RU2544730C1 (en) Method of thermomechanical treatment of low alloyed steel
CN115354130B (en) Method for compositely refining grains of hot work die steel
RU2798022C1 (en) Method for manufacturing tubular products from zirconium-based alloy
RU2790711C1 (en) Method for manufacturing gas turbine engine blades from deformed blanks of an alloy based on orthorhombic titanium aluminide
RU2382114C1 (en) Manufacturing method of flat profile from zirconium alloys
RU2801383C1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING GAS TURBINE ENGINE BLADES FROM ALLOY BASED ON Ti2AlNb ALUMINIDE
CN114406169B (en) Processing method of two-phase titanium alloy large-size plate
JPH02274810A (en) Production of high tensile untempered bolt
RU2479366C1 (en) Method of forming semis from titanium alloy bt6
RU2790704C9 (en) Method for manufacturing gas turbine engine blades from alloy based on orthorhombic titanium aluminide
JPS6364488B2 (en)
RU2169791C2 (en) Method of manufacture of plates from titanium alloys
USRE29240E (en) As-worked, heat treated cold-workable hypoeutectoid steel

Legal Events

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

Effective date: 20170111