RU2542957C2 - Surface hardening of blanks, mainly, circular, from chromomanganese steels - Google Patents
Surface hardening of blanks, mainly, circular, from chromomanganese steels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542957C2 RU2542957C2 RU2012143941/02A RU2012143941A RU2542957C2 RU 2542957 C2 RU2542957 C2 RU 2542957C2 RU 2012143941/02 A RU2012143941/02 A RU 2012143941/02A RU 2012143941 A RU2012143941 A RU 2012143941A RU 2542957 C2 RU2542957 C2 RU 2542957C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- billet
- ring
- temperature
- rolls
- rolling
- Prior art date
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления заготовок, преимущественно кольцевых, для деталей ответственного назначения, работающих в условиях экстремальных знакопеременных и ударных нагрузок, высоких давлений и температур, т.е. требующих повышенных значений механических свойств металла (пределов прочности, текучести, относительных удлинения, сужения, ударной вязкости и др.). Такие заготовки могут применяться в различных областях промышленности, например в оборонной, подшипниковой, листопрокатном производстве, авиастроении, энергомашиностроении и т.п.The present invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to methods for the manufacture of preforms, mainly annular, for critical parts operating under extreme alternating and shock loads, high pressures and temperatures, i.e. requiring increased values of the mechanical properties of the metal (tensile strength, yield strength, elongation, contraction, impact strength, etc.). Such blanks can be used in various industries, for example, in defense, bearing, plate rolling, aircraft manufacturing, power engineering, etc.
Предлагаемое изобретение охватывает область изготовления заготовок, преимущественно кольцевых (в том числе высотой Н≥0,3 Днар.), из хромомарганцевых сталей, в химическом составе которых основными элементами, влияющими на прочность и вязкость, являются хром с содержанием от 3% до 25% и марганец от 8% до 38%. При этом эти стали могут быть легированы равновесным азотом от 0,3% до 1,2%, никелем и другими компонентами. Эти стали также могут быть немагнитными в зависимости от марки стали и химического состава.The present invention covers the field of manufacture of preforms, mainly ring (including a height H≥0.3 Dnar.), Of chromium-manganese steels, in the chemical composition of which the main elements affecting the strength and toughness are chromium with a content of from 3% to 25% and manganese from 8% to 38%. Moreover, these steels can be alloyed with equilibrium nitrogen from 0.3% to 1.2%, nickel and other components. These steels can also be non-magnetic depending on the grade of steel and chemical composition.
Особенностью этих сталей является склонность к упрочнению (наклепу) при определенных режимах нагрева, скорости движения деформирующего инструмента, а также дробности и накопления суммарной степени деформации в процессе изготовления заготовок.A feature of these steels is the tendency to harden (hardening) under certain heating conditions, the speed of movement of the deforming tool, as well as the fragmentation and accumulation of the total degree of deformation in the process of manufacturing blanks.
При этом, чем больше уплотнение металла и накопленная суммарная деформация, особенно „при пониженной температуре (наклеп), тем выше прочностные и эксплуатационные характеристики полученных заготовок и готовых изделий.Moreover, the greater the compaction of the metal and the accumulated total deformation, especially at a lower temperature (hardening), the higher the strength and performance characteristics of the resulting workpieces and finished products.
Известен способ изготовления кольца на бойках, включающий нагрев мерной заготовки, ее осадку, прошивку и раскатку на оправке прошитой заготовки в окончательные размеры, при этом производят поперечную осадку заготовки с получением пластины, после чего полученную пластину устанавливают в плоские бойки с обеспечением вертикального направления волокна пластины и осуществляют ее обкатку на диск путем обжатий, затем заготовку кантуют, а перед прошивкой выравнивают ее торцевые поверхности [1].A known method of manufacturing a ring on the strikers, including heating the measured billet, its draft, piercing and rolling on the mandrel of the stitched billet to the final dimensions, while producing a transverse draft of the billet to obtain a plate, after which the resulting plate is installed in flat strikers with the vertical direction of the fiber of the plate and run it on the disk by crimping, then the workpiece is turned over, and before flashing its end surfaces are leveled [1].
Однако данный способ неприменим для хромомарганцевых сталей, т.к. не регламентируются деформационно-скоростные характеристики, в том числе и литого металла, не обеспечивается достаточная суммарная степень деформации и, следовательно, не позволяет получить требуемых механических свойств и эксплуатационных характеристик изделий.However, this method is not applicable for chrome manganese steels, because deformation-speed characteristics, including cast metal, are not regulated, a sufficient total degree of deformation is not provided and, therefore, does not allow to obtain the required mechanical properties and operational characteristics of the products.
Известен способ изготовления цельнокатаных колец из жаропрочных никелевых сплавов, включающий изготовление кованой кольцевой заготовки, ее нагрев, горячую раскатку в условиях, близких к изотермическим, и последующую термообработку полученного кольца, в котором горячую раскатку нагретой кольцевой заготовки осуществляют за несколько непрерывно повторяющихся циклов, включающих операции раскатки и подогрева кольцевой заготовки, при этом интервал времени между упомянутыми операциями составляет 30 секунд, а операцию раскатки осуществляют в интервале температур от 117°С до температуры, по меньшей мере на 20°С превышающей температуру начала выделения в жаропрочном никелевом сплаве γ-фазы, со скоростью деформации, составляющей 4·10-3 с-1-1,5·10-2 с-1, с суммарной степенью деформации 6-15% за один цикл [2].A known method of manufacturing seamless rolled rings from heat-resistant nickel alloys, including the manufacture of forged ring billets, its heating, hot rolling under conditions close to isothermal, and subsequent heat treatment of the obtained ring, in which hot rolling of the heated ring billet is carried out for several continuously repeating cycles, including operations rolling and heating the annular billet, while the time interval between the above operations is 30 seconds, and the rolling operation t in the temperature range from 117 ° C to a temperature of at least 20 ° C higher than the temperature of the onset of release of the γ-phase in the heat-resistant nickel alloy, with a strain rate of 4 · 10 -3 s -1 -1.5 · 10 - 2 s -1 , with a total degree of deformation of 6-15% per cycle [2].
Данный способ применим для изготовления кольцевых заготовок только из стареющих многофазных никелевых сплавов и неприемлем для хромомарганцевых сталей, ввиду недостаточного уплотнения и накопления суммарной степени деформации как при изготовлении исходных кольцевых заготовок под горячую раскатку, так и при дальнейшей раскатке, при этом отсутствие наклепа на заключительных операциях деформирования приводит к пониженным и нестабильным механическим свойствам металла и эксплуатационных характеристик изделий.This method is applicable for the manufacture of ring billets only from aging multiphase nickel alloys and is unacceptable for chromium manganese steels, due to insufficient compaction and accumulation of the total degree of deformation both in the manufacture of the initial ring billets for hot rolling, and during further rolling, while there is no hardening in the final operations deformation leads to reduced and unstable mechanical properties of the metal and the operational characteristics of the products.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение прочностных характеристик заготовок, преимущественно кольцевых, а именно механических свойств - таких, как предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, относительное сужение и т.п.The technical result, the achievement of which the claimed solution is directed, is to increase the strength characteristics of the workpieces, mainly annular, namely mechanical properties - such as tensile strength, yield strength, elongation, relative narrowing, etc.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе упрочнения заготовок, преимущественно кольцевых, из хромомарганцевых сталей, включающем выплавку слитка, получение промежуточной мерной заготовки, изготовление из нее исходной кольцевой поковки, нагрев и многооперационную раскатку этих поковок в валках до готовой кольцевой заготовки, промежуточную мерную заготовку получают путем обжатия слитка в штангу и формирования из нее цилиндрических заготовок со скоростью движения деформирующего инструмента, равной по меньшей мере 0,05 м/сек, из полученных заготовок путем осадки, прошивки и раскатки на оправке со скоростью движения деформирующего инструмента, равной по меньшей мере 5,0 м/сек, изготавливают исходные кольца, полученную кольцевую заготовку нагревают и раскатывают в валках в две стадии: на первой стадии за несколько переходов в интервале горячего деформирования до промежуточного кольца с наружным диаметром, равным по меньшей мере 0,95 окончательного диаметра готовой кольцевой заготовки, затем разжимают валки и охлаждают, на второй стадии полученное промежуточное кольцо вновь нагревают до температуры, ниже температуры рекристаллизации хромомарганцевых сталей по меньшей мере на 50°С, раскатывают промежуточное кольцо до получения окончательных размеров готовой кольцевой заготовки, уменьшая усилие деформирования и увеличивая число оборотов валков в минуту, соразмеряя эти параметры со скоростью падения температуры кольца.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of hardening billets, mainly ring, from chromium-manganese steels, including smelting an ingot, obtaining an intermediate measured billet, making the initial ring forging from it, heating and multi-operation rolling of these forgings in rolls to a finished ring billet, an intermediate measured the workpiece is obtained by compressing the ingot into the bar and forming cylindrical workpieces from it with a speed of movement of the deforming tool equal to at least e 0.05 m / s, from the obtained blanks by upsetting, flashing and rolling on the mandrel with a speed of movement of the deforming tool equal to at least 5.0 m / s, the initial rings are made, the obtained ring billet is heated and rolled in rolls in two stages: in the first stage for several transitions in the interval of hot deformation to an intermediate ring with an outer diameter equal to at least 0.95 of the final diameter of the finished ring billet, then the rolls are unclenched and cooled, in the second stage the obtained the backing ring is again heated to a temperature below the recrystallization temperature of chromium-manganese steels by at least 50 ° C, the intermediate ring is rolled up to the final dimensions of the finished ring billet, reducing the deformation force and increasing the number of roll revolutions per minute, commensurate these parameters with the rate of fall of the ring temperature .
Для изготовления кольцевых изделий высотой Н≥0,3 Днар. исходную кольцевую заготовку для последующей раскатки могут получать путем отливки полого слитка с центральным отверстием и толщиной стенки, обеспечивающей накопление суммарной степени деформации, соответствующее упрочнение и достижение требуемых механических свойств в готовом кольце, затем полую литую заготовку могут уплотнять путем статического прессования в атмосфере инертного газа давлением по меньшей мере 130 МПа и температуре, близкой к интервалу температур горячего деформирования в течение времени, необходимого для получения требуемых механических свойств в готовом изделии в зависимости от марки стали.For the manufacture of ring products with a height of H≥0.3 Dnar. the initial ring billet for subsequent rolling can be obtained by casting a hollow ingot with a central hole and a wall thickness that ensures the accumulation of the total degree of deformation, the corresponding hardening and achievement of the required mechanical properties in the finished ring, then the hollow cast billet can be compacted by static pressing in an inert gas atmosphere by pressure at least 130 MPa and a temperature close to the hot deformation temperature range for the time required to obtain the required mechanical properties in the final product depending on the steel grade.
При необходимости стенку полого слитка могут дополнительно упрочнять путем деформирования раскаткой на оправке на кузнечно-прессовом оборудовании.If necessary, the wall of the hollow ingot can be further strengthened by deformation by rolling on a mandrel on forging equipment.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Как было сказано выше, хромомарганцевые стали с повышенным содержанием марганца обладают способностью упрочняться в зависимости от накопленной суммарной деформации и температурно-скоростных характеристик самого процесса деформирования.The essence of the invention is as follows. As mentioned above, chromomanganese steels with a high manganese content have the ability to harden depending on the cumulative total deformation and temperature and speed characteristics of the deformation process itself.
Для получения заготовок с повышенными механическими свойствами слиток, выплавленный из хромомарганцевой стали, деформируют до получения цилиндрической или прямоугольной штанги путем обжатий со скоростью движения деформирующего инструмента, равной по меньшей мере 0,05 м/сек. При этом происходит постепенное уплотнение макроструктуры, превращение литой дендритной структуры в мелкозернистую осуществляется при более мягкой схеме напряженно-деформированного состояния и, как следствие, более глубокого проникновения деформации в центральные слои, обеспечивается проработка внутренней осевой зоны слитка, исключается возможность возникновения в ней внутренних осевых растягивающих напряжений, залечиваются дефекты усадки и осевая рыхлость.To obtain billets with enhanced mechanical properties, the ingot smelted from chromium-manganese steel is deformed to produce a cylindrical or rectangular rod by compression with a speed of movement of the deforming tool equal to at least 0.05 m / s. In this case, the macrostructure is gradually densified, the cast dendritic structure is transformed into a fine-grained one with a softer stress-strain state and, as a result, a deeper penetration of the deformation into the central layers, the development of the inner axial zone of the ingot is ensured, and the occurrence of internal axial tensile stresses, shrinkage defects and axial friability are healed.
При деформировании слитка со скоростью движения деформирующего инструмента менее 0,05 м/сек, слиток быстро охлаждается ввиду узкого интервала температур горячего деформирования и увеличения времени контакта инструмента с поверхностью слитка, процесс деформирования приходится вести с малыми обжатиями, поверхностные слои в этом случае испытывают сильные растягивающие напряжения и на поверхности штанги могут появляться разрывы и трещины. Далее, полученную штангу разделяют на промежуточные мерные заготовки и в указанном выше интервале скоростей деформирующего инструмента выравнивают их торцы осадкой, а боковые поверхности биллетируют.When the ingot is deformed with the speed of the movement of the deforming tool less than 0.05 m / s, the ingot cools rapidly due to the narrow temperature range of hot deformation and the increase in the contact time of the tool with the surface of the ingot, the deformation process has to be carried out with small reductions, the surface layers in this case undergo strong tensile tensions and cracks can appear on the surface of the rod. Next, the resulting rod is divided into intermediate measured billets and in the above range of speeds of the deforming tool, their ends are leveled with sediment, and the side surfaces are billet.
Полученные мерные заготовки нагревают и со скоростью движения деформирующего инструмента, равной по меньшей мере 5 м/сек, осаживают вдоль оси заготовки до получения диска, прошивают его и раскатывают полученный диск с отверстием на оправке в исходную кольцевую заготовку.The obtained measured billets are heated and with a speed of movement of the deforming tool equal to at least 5 m / s, they are deposited along the axis of the workpiece until a disk is obtained, it is stitched and the resulting disk is rolled out with a hole on the mandrel into the original ring billet.
При воздействии инструмента указанной выше и более скоростью на поковку, происходит дальнейшее пооперационное накопление частных деформаций и, вследствие этого, в результате горячего наклепа происходит последовательное, всевозрастающее упрочнение металла по всему поперечному сечению заготовки. Наиболее сильное упрочнение наблюдается при раскатке диска с отверстием на оправке, т.к. в этом случае сдвиговые деформации распространяются на все сечение кольца.When the tool acts on the forging at the speed indicated above and more, further operational accumulation of partial deformations occurs and, as a result of this, hot hardening results in a consistent, ever-increasing hardening of the metal over the entire cross section of the workpiece. The strongest hardening is observed when rolling the disk with a hole on the mandrel, because in this case, shear deformations extend to the entire section of the ring.
При этом ковка кольцевой заготовки со скоростью движения деформирующего инструмента, меньшей чем 5,0 м/сек, не обеспечивает необходимого упрочнения, т.к. в этом случае кинетическая энергия деформирующего инструмента недостаточна для проникновения в сечение заготовки и соответствующего наклепа и упрочнения металла по всей площади поперечного сечения.At the same time, forging an annular billet with a speed of movement of a deforming tool less than 5.0 m / s does not provide the necessary hardening, since in this case, the kinetic energy of the deforming tool is insufficient for penetration into the cross section of the workpiece and the corresponding hardening and hardening of the metal over the entire cross-sectional area.
Однако, если требования к механическим свойствам детали невысокие, то получение исходной кольцевой заготовки осадкой, прошивкой и раскаткой на оправке может осуществляться с той же скоростью движения деформирующего инструмента, что и при получении промежуточных мерных заготовок, т.е. со скоростью, по меньшей мере равной 0,05 м/сек. В этом случае полученные исходные кольцевые заготовки сразу направляются на раскатку в валках.However, if the requirements to the mechanical properties of the part are not high, then the initial ring billet can be obtained by draft, piercing and rolling on the mandrel can be carried out with the same speed of movement of the deforming tool as when receiving intermediate measured billets, i.e. at a speed of at least 0.05 m / s. In this case, the obtained initial ring blanks are immediately sent to the rolling in the rolls.
Для дальнейшего упрочнения путем накопления единичных обжатий полученную таким образом исходную кольцевую заготовку нагревают и далее раскатывают преимущественно в валках в две стадии. Раскатка на оправке также возможна, но при этом распределение удельных деформаций по длине окружности кольца получается неравномерным, т.к. точного дискретного поворота заготовки на определенный угол добиться практически невозможно. В результате частные очаги деформации или накладываются друг на друга, или находятся через неравные промежутки друг от друга. Поэтому для выравнивания неравномерности предыдущих обжатий и осуществления более мягкой схемы деформирования применяют раскатку в валках.For further hardening by accumulating single compressions, the initial annular billet thus obtained is heated and then rolled out mainly in rolls in two stages. Rolling out on the mandrel is also possible, but the distribution of specific strains along the circumference of the ring is uneven, because It is almost impossible to achieve precise discrete rotation of the workpiece at a certain angle. As a result, the private foci of deformation either overlap each other, or are located at unequal intervals from each other. Therefore, to smooth out the unevenness of the previous reductions and implement a softer deformation scheme, rolling in rolls is used.
На первой стадии производят несколько последовательных операций нагрева и раскатки в интервале температур горячего деформирования до получения промежуточного диаметра, равного по меньшей мере 0,95 диаметра готовой кольцевой заготовки, в результате чего происходит уменьшение поперечного сечения и увеличение диаметра кольца до указанных выше размеров. Затем валки разжимают и промежуточную кольцевую заготовку охлаждают. При этом получение промежуточной кольцевой заготовки диаметром, меньшим чем 0,95 диаметра готового кольца, нецелесообразно, т.к. значительно увеличивает количество последующих операций раскатки и частных деформаций при пониженной температуре, что может привести к недопустимому увеличению усилий деформирования на валках.At the first stage, several successive heating and rolling operations are performed in the temperature range of hot deformation to obtain an intermediate diameter equal to at least 0.95 of the diameter of the finished ring billet, resulting in a decrease in cross section and an increase in the diameter of the ring to the above dimensions. Then the rolls are expanded and the intermediate ring preform is cooled. At the same time, obtaining an intermediate ring billet with a diameter less than 0.95 of the diameter of the finished ring is impractical, because significantly increases the number of subsequent rolling operations and partial deformations at low temperatures, which can lead to an unacceptable increase in the deformation forces on the rolls.
Температура рекристаллизации хромомарганцевых сталей - 550°С. При нагреве под раскатку выше этой температуры частично теряется накопленная при предыдущих операциях деформирования прочность.The recrystallization temperature of chromium manganese steels is 550 ° C. When heated under rolling above this temperature, the strength accumulated during previous deformation operations is partially lost.
Поэтому на второй стадии, для максимального упрочнения хромомарганцевых сталей, завершающую операцию деформирования осуществляют при пониженной температуре, а именно ниже температуры рекристаллизации по меньшей мере на 50°С. Для этого раскатное кольцо нагревают до температуры 500°-400°С и раскатывают до окончательных размеров. Однако при этом возрастают усилия и увеличиваются нагрузки на оборудование, поэтому раскатку до получения размеров готового кольца ведут с малой степенью деформации - менее чем 5,0%. При этом, по мере охлаждения заготовки, усилие деформирования уменьшают, а число оборотов валков увеличивают, соразмеряя эти параметры со скоростью падения температуры кольца. Для достижения требуемых механических свойств могут осуществлять несколько подобных операций нагрева и раскатки. Указанную выше температуру нагрева могут получать после размыкания валков при достижении по меньшей мере 0,95 диаметра готового кольца путем охлаждения его с температуры конца раскатки до 500°-400°С.Therefore, in the second stage, to maximize hardening of chromium-manganese steels, the final deformation operation is carried out at a reduced temperature, namely, below the recrystallization temperature by at least 50 ° C. For this, the rolling ring is heated to a temperature of 500 ° -400 ° C and rolled to its final size. However, this increases efforts and increases the load on the equipment, so rolling to obtain the size of the finished ring is carried out with a small degree of deformation - less than 5.0%. In this case, as the workpiece cools, the deformation force is reduced, and the number of revolutions of the rolls is increased, commensurate with these parameters with the rate of temperature drop of the ring. To achieve the required mechanical properties, several similar heating and rolling operations can be performed. The aforementioned heating temperature can be obtained after opening the rolls when at least 0.95 of the diameter of the finished ring is reached by cooling it from the temperature of the end of rolling to 500 ° -400 ° C.
Для изготовления кольцевых изделий высотой Н>0,3 Днар. предлагаемым способом необходимы исходные кольцевые заготовки, у которых высота соизмерима с наружным диаметром. Получение таких заготовок прошивкой мерных заготовок практически невозможно, т.к. происходит недопустимое искажение формы («утяжка»), застревание прошивня в теле прошиваемой заготовки, появляются грубые дефекты на внутренней поверхности исходных заготовок, а получение внутреннего отверстия механической обработкой связано с большой трудоемкостью.For the manufacture of ring products with a height of H> 0.3 Dnar. the proposed method requires the initial ring blanks, in which the height is commensurate with the outer diameter. Obtaining such blanks by measuring volume blanks is almost impossible, because an unacceptable distortion of the form occurs (“tightening”), a stuck firmware in the body of the stitched workpiece, gross defects appear on the inner surface of the original workpieces, and obtaining an internal hole by machining is associated with great complexity.
Для изготовления подобных кольцевых изделий исходную кольцевую заготовку под последующую раскатку могут получать путем отливки полого слитка с центральным отверстием и толщиной стенки, обеспечивающей накопление суммарной степени деформации, соответствующее упрочнение и достижение требуемых механических свойств в готовом кольце, затем полученную литую заготовку могут уплотнять путем статического прессования в атмосфере инертного газа под давлением по меньшей мере 130 МПа и температуре, близкой к интервалу температур горячего деформирования в течение времени, необходимого для получения требуемых механических свойств в готовом изделии в зависимости от марки стали. При необходимости стенку полого слитка могут дополнительно упрочнять путем осадки и деформирования на оправке на кузнечно-прессовом оборудовании.For the manufacture of such ring products, the initial ring billet for subsequent rolling can be obtained by casting a hollow ingot with a central hole and a wall thickness that provides the accumulation of the total degree of deformation, the corresponding hardening and achievement of the required mechanical properties in the finished ring, then the obtained cast billet can be compressed by static pressing in an inert gas atmosphere under a pressure of at least 130 MPa and a temperature close to the hot deformation temperature range radiation during the time necessary to obtain the required mechanical properties in the finished product, depending on the grade of steel. If necessary, the wall of the hollow ingot can be further strengthened by upsetting and deformation on the mandrel on the forging equipment.
Последующую раскатку в валках могут осуществлять по различным схемам деформирования - с преобладанием усилия деформации на аксиальных валках или, наоборот, на вертикальных.Subsequent rolling in the rolls can be carried out according to various schemes of deformation - with a predominance of the deformation force on axial rolls or, conversely, on vertical ones.
Пример 1. Для изготовления кольцевой заготовки бандажного кольца электродвигателя размерами Ф600×Ф528×125 мм из немагнитной стали с химическим составом, %: С≤0,12; Si=0,20-0,80; Mn=17,5-20,0; Cr=17,5-20,0; N=0,4-0,7; Ni≤0,5; V≤0,1; S≤0,010; P≤0,045; и механическими свойствами по ТУ, равными: δт=785 МПа; δв=883 МПа; δ=20%; ψ=35% в индукционной печи был отлит слиток массой 1,5 т. Слиток нагревали до ковочной температуры 1220°С и обжимали на прессе АКП-500 со скоростью движения верхнего бойка 0,1 м/сек за несколько циклов нагрева и деформации до штанги с поперечным сечением квадрат 220 мм. Затем от полученной штанги отрубали донную и прибыльную части и разделяли на мерные заготовки. После этого каждую мерную заготовку нагревали до указанной выше температуры, осаживали и биллетировали по боковой поверхности с той же скоростью движения бойка до размеров Ф270×390 мм.Example 1. For the manufacture of an annular blank of a retaining ring of an electric motor with dimensions Ф600 × Ф528 × 125 mm from non-magnetic steel with a chemical composition,%: С≤0.12; Si = 0.20-0.80; Mn = 17.5-20.0; Cr = 17.5-20.0; N = 0.4-0.7; Ni≤0.5; V≤0.1; S≤0.010; P≤0.045; and mechanical properties according to TU equal to: δt = 785 MPa; δw = 883 MPa; δ = 20%; ψ = 35%, an ingot weighing 1.5 tons was cast in an induction furnace. The ingot was heated to forging temperature 1220 ° С and crimped on an AKP-500 press with a top hammer speed of 0.1 m / s for several heating and deformation to the rod with a cross-section square of 220 mm. Then, the bottom and profitable parts were cut off from the obtained rod and divided into measured billets. After that, each measured billet was heated to the above temperature, precipitated and billet on the side surface with the same speed of the striker to dimensions Ф270 × 390 mm.
Проверка макроструктуры показала, что поперечное сечение заготовок имеет плотную мелкозернистую структуру, а ультразвуковой контроль не выявил наличие несплошностей и центральной пористости. При необходимости поверхностные дефекты удаляли механической обработкой.A check of the macrostructure showed that the cross section of the workpieces has a dense fine-grained structure, and ultrasonic testing did not reveal the presence of discontinuities and central porosity. If necessary, surface defects were removed by machining.
Далее заготовки нагревали в газовой печи и, в интервале температур 1220°С-950°С, осаживали вдоль оси до высоты 160 мм со скоростью движения бойка 6 м/сек на молоте с м.п.ч. 3 тн. После подогрева в печи прошивали отверстие диаметром 130 мм и отправляли в печь на подогрев. Нагретую до температуры горячего деформирования прошитую заготовку раскатывали на оправке с той же скоростью движения бойка за несколько операций подогрева и раскатки до внутреннего диаметра заготовки, равного 300 мм.Next, the preforms were heated in a gas furnace and, in the temperature range of 1220 ° С-950 ° С, were deposited along the axis to a height of 160 mm with a hammer speed of 6 m / s on a hammer with m.p.ch. 3 t. After heating, a hole with a diameter of 130 mm was stitched in the furnace and sent to the furnace for heating. The stitched workpiece heated to hot deformation temperature was rolled out on a mandrel with the same speed of the striker during several heating and rolling operations to an internal diameter of the workpiece of 300 mm.
Для дальнейшего упрочнения кольцевые заготовки нагревали до температуры 1220°С и раскатывали в валках за несколько циклов нагрева и раскатки в интервале температур 1220°С-950°С до наружного диаметра, равного 588 мм, и охлаждали. После этого провели промежуточные испытания механических свойств, которые показали следующие результаты:For further hardening, the ring blanks were heated to a temperature of 1220 ° C and rolled in rolls for several heating and rolling cycles in the temperature range of 1220 ° C-950 ° C to an outer diameter of 588 mm and cooled. After that, intermediate tests of mechanical properties were carried out, which showed the following results:
- предел текучести - 859 МПа;- yield strength - 859 MPa;
- предел прочности - 954 МПа;- tensile strength - 954 MPa;
- относительное удлинение - 30%;- elongation of 30%;
- относительное сужение - 43%.- relative narrowing - 43%.
Отсюда видно, что суммарной деформации, накопленной на предыдущих операциях, недостаточно для достижения механических свойств, заданных ТУ.This shows that the total strain accumulated in previous operations is not enough to achieve the mechanical properties specified by the TU.
Для достижения необходимых эксплуатационных характеристик, заданных требованиями чертежа детали, полученные раскатные кольца нагревали до температуры по меньшей мере на 50°С ниже температуры рекристаллизации, которая равна 550°С, т.е. на 500°-400°С, и раскатывали в валках с небольшим усилием, постепенно снижая это усилие и увеличивая скорость вращения валков и кольца в зависимости от скорости падения температуры до полного охлаждения кольца и достижения окончательного диаметра изделия. Степень деформации на завершающей стадии незначительна - около 2,0%, однако при пониженной температуре указанная деформация затрагивает все сечение кольцевой заготовки, происходит упрочнение (наклеп) металла. При этом происходит калибровка кольца и операции правки формы в дальнейшем не требуется.In order to achieve the necessary performance characteristics specified by the requirements of the drawing of the part, the obtained rolling rings were heated to a temperature of at least 50 ° C below the recrystallization temperature, which is 550 ° C, i.e. by 500 ° -400 ° C, and rolled out in rolls with little effort, gradually reducing this force and increasing the speed of rotation of the rolls and ring depending on the rate of temperature drop until the ring is completely cooled and the final diameter of the product is achieved. The degree of deformation at the final stage is insignificant - about 2.0%, however, at low temperatures, this deformation affects the entire cross section of the annular workpiece, and metal hardening (hardening) occurs. At the same time, the ring is calibrated and the form-editing operation is not required in the future.
В результате была получена кольцевая заготовка размерами Ф600×520×125 мм, от которой была отобрана кольцевая проба, вырезаны тангенциальные образцы и произведены испытания механических свойств, результаты которых приведены в таблице 1.As a result, an annular billet of dimensions Ф600 × 520 × 125 mm was obtained, from which an annular sample was taken, tangential samples were cut, and mechanical properties were tested, the results of which are shown in Table 1.
Таким образом, как видно из таблицы, механические свойства кольца, изготовленного по заявляемому способу, примерно на 18-20% выше требований технических условий, изложенных в чертеже детали.Thus, as can be seen from the table, the mechanical properties of the ring made by the claimed method, about 18-20% higher than the requirements of the technical conditions set forth in the drawing details.
Пример 2. Для изготовления заготовки бандажного кольца турбогенератора размерами Ф1100×Ф945×630 мм из стали с химическим составом, %: С≤0,12; Si=0,20-0,81; Mn=17,5-20; Cr=17,5-20; N=0,5-0,7; Ni≤0,5; V≤0,1; S≤0,010; P≤0,040; и механическими свойствами по ТУ, равными: δт=863 МПа; δв=942 МПа; δ=20%; ψ=35%; необходима исходная кольцевая заготовка под раскатку Ф705×Ф350×712 мм.Example 2. For the manufacture of the blanks of the retaining ring of the turbogenerator dimensions Ф1100 × Ф945 × 630 mm from steel with a chemical composition,%: C≤0.12; Si = 0.20-0.81; Mn = 17.5-20; Cr = 17.5-20; N = 0.5-0.7; Ni≤0.5; V≤0.1; S≤0.010; P≤0.040; and mechanical properties according to TU equal to: δt = 863 MPa; δw = 942 MPa; δ = 20%; ψ = 35%; initial ring blank for rolling Ф705 × Ф350 × 712 mm is required.
Для получения указанной заготовки методом электрошлакового литья отлили полый слиток размерами Ф725×Ф330×800 мм. После обточки и удаления прибыльной и донной частей получили заготовку размерами Ф707×Ф348×714 мм.To obtain this blank by electroslag casting, a hollow ingot of dimensions F725 × F330 × 800 mm was cast. After turning and removing the profitable and bottom parts, we obtained a workpiece with dimensions of Ф707 × Ф348 × 714 mm.
Далее указанную заготовку помещали в специальную установку, нагревали под давлением инертного газа в 150 МПа до температуры 1100°-1150°С и выдерживали в течение 5 часов. Промежуточный анализ макроструктуры показал, что структура металла получилась плотная, достаточно мелкозернистая, без неметаллических включений, близкой к структуре кованого металла.Next, this billet was placed in a special installation, heated under an inert gas pressure of 150 MPa to a temperature of 1100 ° -1150 ° C and kept for 5 hours. An intermediate analysis of the macrostructure showed that the metal structure turned out to be dense, rather fine-grained, without non-metallic inclusions, close to the structure of forged metal.
При необходимости дополнительного упрочнения полученную заготовку могут раскатывать на оправке до необходимых размеров.If necessary, additional hardening of the resulting workpiece can be rolled out on a mandrel to the required size.
Изготовленную таким образом исходную кольцевую заготовку нагревали в печи до температуры 1200°-1220°С и раскатывали в валках кольцепрокатного стана за несколько переходов нагрева и раскатки до получения промежуточной кольцевой заготовки размерами Ф1080×Ф927×635 мм.The initial ring billet made in this way was heated in a furnace to a temperature of 1200 ° -1220 ° C and rolled out in rolls of a ring rolling mill for several heating and rolling transitions until an intermediate ring billet with dimensions Ф1080 × Ф927 × 635 mm was obtained.
Далее указанную заготовку вновь нагревали до температуры 500°-450°С, помещали в валки кольцепрокатного стана и вращали, деформируя малыми степенями деформации (в пределах 2%) до полного охлаждения и достижения окончательных размеров. При этом, чтобы избежать перегрузок на валках стана, увеличивали скорость вращения валков и постепенно уменьшали усилия на валках, по мере падения температуры кольцевой заготовки. Такое деформирование при пониженной температуре приводит к упрочнению металла (наклепу) и одновременно устраняет искажения формы, т.е. отпадает операция калибровки, которая, как правило, выполняется на специальном растяжном оборудовании. Размеры заготовки в ходе процесса раскатки контролировались датчиками.Next, this billet was again heated to a temperature of 500 ° -450 ° C, placed in rolls of a ring rolling mill and rotated, deforming with small degrees of deformation (within 2%) until complete cooling and reaching final sizes. At the same time, in order to avoid overloads on the rolls of the mill, the speed of rotation of the rolls was increased and the efforts on the rolls gradually decreased as the temperature of the annular billet fell. Such deformation at low temperature leads to hardening of the metal (hardening) and at the same time eliminates shape distortions, i.e. the calibration operation disappears, which, as a rule, is performed on special stretching equipment. The dimensions of the workpiece during the rolling process were monitored by sensors.
В результате была получена заготовка размерами Ф1100×Ф945×630 мм, из которой вырезали кольцевую пробу и изготовили тангенциальные образцы. Испытания механических свойств показали следующие результаты (см. таблицу 2):As a result, a billet of dimensions Ф1100 × Ф945 × 630 mm was obtained, from which an annular sample was cut and tangential samples were made. Tests of mechanical properties showed the following results (see table 2):
Как видно из таблицы, механические свойства кольцевой заготовки, изготовленной по заявляемому способу, превышают требования технических условий на ~15-20%.As can be seen from the table, the mechanical properties of the ring billet made by the present method exceed the requirements of the technical conditions by ~ 15-20%.
Список документовList of documents
1. Способ изготовления колец, патент №2286862, B21J 1/04, В21К 1/28, от 10.11.2006 г.1. 21 B21J 1/04, B21K 1/28, dated 10.11.2006,
2. Способ изготовления цельнокатаных колец из жаропрочных никелевых сплавов, патент №234910, В21Н 1/06, C22F 1/10, от 20.03.2009 г.2. патент патент, В В В В В В В В В В В В В В В В В В В 10
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012143941/02A RU2542957C2 (en) | 2012-10-15 | 2012-10-15 | Surface hardening of blanks, mainly, circular, from chromomanganese steels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012143941/02A RU2542957C2 (en) | 2012-10-15 | 2012-10-15 | Surface hardening of blanks, mainly, circular, from chromomanganese steels |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012143941A RU2012143941A (en) | 2014-04-20 |
| RU2542957C2 true RU2542957C2 (en) | 2015-02-27 |
Family
ID=50480569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012143941/02A RU2542957C2 (en) | 2012-10-15 | 2012-10-15 | Surface hardening of blanks, mainly, circular, from chromomanganese steels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2542957C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792019C1 (en) * | 2022-07-01 | 2023-03-15 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Method for manufacturing large-sized circular profile products from corrosion-resistant heat-resistant steel |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0693400A (en) * | 1992-09-16 | 1994-04-05 | Nkk Corp | Production of electrodeposition drum made of titanium |
| RU2088365C1 (en) * | 1994-09-08 | 1997-08-27 | Акционерное общество "Кулебакский металлургический завод" | Method of making ring blanks of ageing nickel alloys |
| RU2192328C2 (en) * | 2000-03-27 | 2002-11-10 | Рябыкин Николай Михайлович | Method for making expanded ring blanks of high-alloy nickel alloys |
| RU2236322C1 (en) * | 2003-09-03 | 2004-09-20 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Method for making one-piece rolled wheels of titanium alloys |
| RU2349410C2 (en) * | 2007-04-27 | 2009-03-20 | ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА" | Method of solid-rolled rings producing made of heat-resistant nickel alloys |
-
2012
- 2012-10-15 RU RU2012143941/02A patent/RU2542957C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0693400A (en) * | 1992-09-16 | 1994-04-05 | Nkk Corp | Production of electrodeposition drum made of titanium |
| RU2088365C1 (en) * | 1994-09-08 | 1997-08-27 | Акционерное общество "Кулебакский металлургический завод" | Method of making ring blanks of ageing nickel alloys |
| RU2192328C2 (en) * | 2000-03-27 | 2002-11-10 | Рябыкин Николай Михайлович | Method for making expanded ring blanks of high-alloy nickel alloys |
| RU2236322C1 (en) * | 2003-09-03 | 2004-09-20 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Method for making one-piece rolled wheels of titanium alloys |
| RU2349410C2 (en) * | 2007-04-27 | 2009-03-20 | ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА" | Method of solid-rolled rings producing made of heat-resistant nickel alloys |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792019C1 (en) * | 2022-07-01 | 2023-03-15 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Method for manufacturing large-sized circular profile products from corrosion-resistant heat-resistant steel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012143941A (en) | 2014-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100584482C (en) | Method for rolling and shaping titanium alloy special-shaped ring forging | |
| EP2659993B1 (en) | Closed-die forging method and method of manufacturing forged article | |
| JP7399855B2 (en) | Metal ring formed from beryllium-copper alloy | |
| CN101279344A (en) | Method for rolling and shaping aluminum alloy special-shaped ring forging | |
| Bewlay et al. | Net-shape manufacturing of aircraft engine disks by roll forming and hot die forging | |
| RU2555267C2 (en) | Method of fabrication of thin sheets from two-phase titanium alloy and product from these sheets | |
| RU2374028C1 (en) | Production method of gas turbine engine disk | |
| RU2643119C2 (en) | Method of deformation-thermal processing of high-manganese steel | |
| JP3784977B2 (en) | Manufacturing method of forged product rotating body | |
| CN104325259A (en) | Manufacturing method of seamless steel pipe piercing plug | |
| RU2542957C2 (en) | Surface hardening of blanks, mainly, circular, from chromomanganese steels | |
| WO2009102233A1 (en) | Method for pressing blanks made of nanostructural titanium alloys | |
| Matsumoto et al. | Forgeability and flow stress of Mg-Zn-Y alloys with long period stacking ordered structure at elevated temperatures | |
| RU2583564C1 (en) | Method of producing forgings from heat-resistant granular alloys | |
| RU2687117C1 (en) | Gas turbine engine disk manufacturing method | |
| RU2635650C1 (en) | Method of thermomechanical processing of high-alloyed pseudo- (titanium alloys alloyed by rare and rare-earth metals | |
| Jha et al. | Process optimization for high fracture toughness of maraging steel rings formed by mandrel forging | |
| Krishnaiah et al. | Mechanical properties of commercially pure aluminium subjected to repetitive bending and straightening process | |
| RU2392086C1 (en) | Method of reactor shell manufacturing | |
| RU2792019C1 (en) | Method for manufacturing large-sized circular profile products from corrosion-resistant heat-resistant steel | |
| WO2023145423A1 (en) | Precipitation-hardening-type austenitic alloy steel material and method for manufacturing same, and precipitation-hardening-type austenitic alloy heat-treated steel material and method for manufacturing same | |
| RU2474484C1 (en) | Method of making forged pieces with fine-grain structure | |
| RU2507022C2 (en) | Method of fabricating seal rings | |
| RU2782370C1 (en) | Method for producing hardened workpieces from non-magnetic corrosion-resistant austenitic steel | |
| RU2741048C1 (en) | Manufacturing method of binding rings for rotors of turbine generators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151016 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20161227 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191016 |