SU1014660A1

SU1014660A1 - Method of producing tubes of sintered refractory materials

Info

Publication number: SU1014660A1
Application number: SU813411474A
Authority: SU
Inventors: Иван Николаевич Потапов; Александр Павлович Коликов; Эдуард Николаевич Ларин; Михаил Аркадьевич Бондарев; Петр Михайлович Финагин; Владислав Антониевич Антич; Владимир Алексеевич Попов
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени И Ордена Октябрьской Революции Институт Стали И Сплавов
Priority date: 1981-12-30
Filing date: 1981-12-30
Publication date: 1983-04-30

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ИЗ ПЕЧЕННЫХ ТУГОПЛАВКИХ СПЛАВОВ, включающий прессование и спекание заготовки, нагрев, винтовую прокатку , отличающий с тем, что, с целью улучшени механических свойств, заготовку прессуют полой формы, а винtoвyю прокатку осуществл ют в два этапа с суммарным коэффициентом выт жки, составл ющим 5-10, причем коэффициент выт жки на втором этапе в 1, раза превышает коэффициент выт жки на первом этапе. (Л сTHE METHOD OF MANUFACTURING PIPES FROM HEATED HEAT-ALLOYING ALLOYS, including pressing and sintering the billet, heating, helical rolling, characterized in that, in order to improve the mechanical properties, the billet is pressed into a hollow form, and screw rolling is carried out in two stages with a total stretch ratio, 5-10, and the coefficient of stretching in the second stage is 1 times higher than the coefficient of stretching in the first stage. (L with

Description

ф f

О)ABOUT)

о Изобретение относитс к порошко вой металлургии, в частности к про изводству труб из порошков тугопла ких сплавов .на станах винтовой про лсатки.. Известен способ производства тр из спеченных тугоплавких металлов, включающий формование и спекание полой заготовки и последующее ее прессование на игле с коэффициенто выт жки 4-6 l, Недостатком указанного способа вл етс низка стойкость прессовы оправок и, как следствие, .низкое качество труб. Необходима механическа обработка приводит к больши потер м тугоплавких металлов, что значительно увеличивает себестоимость готовых труб. Кроме того, анизотропи свойств в продольном и поперечном направлени х труб усложн ет процесс дальнейшей их обра ботки, часто приводит к растрескив - нию и образованию других дефектов при раскатке на роликовых станах теплой прокатки.., Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс способ из готовлени труб из порошковых мате риалов, включающий прессование и спекание заготовки цилиндрической формы, нагрев, винтовую прокатку в трехвалковом калибре с коэффицие том выт жки fJ( 1,4-2,5, последую прошивку.с коэффициентом выт жки, ставл ющим О ,4-1,3 коэффициента выт жки при прокатке I 2 , Недостатком известного способа вл ютс низкие механические свойства получаемых труб. Этот способ не может быть использован дл получени труб из высокопрочных тугопл ких материалов (например, вольфрам сплав МВ-30 и др.), так как высока температура нагрева под прокатку (до ) и, несмотр на это, зна чительное сопротивление деформации металла не позвол ют произвести про шивку сплошной заготовки вследствие оплавлени или приваривани оправки к деформируемому металлу. Цель изобретени - улучшение механических свойств. Дл достижени поставленной цели согласно способу изготовлени труб из спеченных тугоплавких сплавов, включающему прессование и спекание заготовки, нагрев, винтовую прокатку , заготовку прессуют полой формы а винтовую прокатку осуществл ют в два этапа с суммарным коэффициентом выт жки, составл ющим 5-10, при чем коэффициент выт жки на -втором этапе в 1,5-4 раза превышает коэффициент выт жки на первом этапе. Способ осуществл етс следующим образом. Из порошка тугоплавкого металла или сплава формуют полую цилиндрическую заготовку, которую затем подвергают высокотемпературному спеканию . Полученную заготовку нагревают в нейтральной атмосфере до температуры прокатки и раскатывают на короткой оправке в 3-валковом стане винтовой прокатки. Затем заготовку вновь нагревают и раскатывают на длинной плавающей оправке с коэффициентом выт жки, в 1,5-4 раза превышающим коэффициент выт жки при раскатке на короткой оправке. Суммарный коэффициент выт жки дл готовой трубы должен быть равен 4-10 дл обеспечени полной проработки пористой структуры исходной спеченной заготовки к получени высоких механических свойств. . Исходные спеченные заготовки из порошков тугоплавких металлов обладают незначительной пластичностью при температуре их обработки, что вл етс следствием наличи остаточной пористости. Поэтому дл одновременного уплотнени с наружной и внутренней поверхностей полой спеченной заготовки необходимо примен ть раскатку на короткой оправке с невысокой степенью деформации, чтобы не вызвать образовани третьи и других дефектов на внутренней и наружной поверхност х гильзы. После этого заrfOTOBKa обладает достаточным уровнем пластических свойств, чтобы проводить прокатку со степенью деформаций , значительно превыщающей степень деформации при раскатке на короткой оправке. Если коэффициент выт жки при раскатке на длинной оправке будет меньше , чем 1,5 коэффициента выт жки при раскатке на короткой оправке, то структура спеченного металла «не получит достаточной проработки по сечению трубной заготовки, обеспечивающей высокие механические свойства . Если же коэффициент выт жки при раскатке на длинной оправке превысит более чемв 4 раза коэффициент выт жки на короткой оправке, то в результате интенсивной раскатки на трубных заготовках по витс повышенна разностенность, а в р де случаев будет происходить образование трещин на внутренней поверхности заготовок, которые привод т к частич ному или полному разрушению трубных заготовок. Суммарный коэффициент выт жки дл готовой трубы должен быть равен 5-10 дл обеспечени полной проработки пористой структуры исходной спеченной заготовки и получени высоких механических свойств. Если суммарный коэффициент выт жки будет меньше 5, -то в структуре полученнойThe invention relates to powder metallurgy, in particular, to the production of pipes from powders of refractory alloys on mills of a helical strip. A known method for the production of tr from sintered refractory metals, including the molding and sintering of a hollow billet and its subsequent pressing on a needle with a coefficient Stretching 4-6 l. A disadvantage of this method is the low durability of the press mandrels and, as a result, the low quality of the pipes. The necessary mechanical treatment leads to large losses of refractory metals, which significantly increases the cost of finished pipes. In addition, the anisotropic properties in the longitudinal and transverse directions of pipes complicates the process of their further processing, often leads to cracking and the formation of other defects when rolling on warm rolling mill mills .. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is a method of preparing pipes from powder materials, which includes pressing and sintering a cylindrical billet, heating, helical rolling in a three-roll caliber with a stretching ratio fJ (1.4-2.5, followed by with an extrusion ratio of 0 to 1.4 of the extrusion ratio during rolling I 2. A disadvantage of the known method is the low mechanical properties of the pipes produced. This method cannot be used to produce pipes of high-strength, refractory materials ( for example, tungsten alloy MV-30, etc.), since the heating temperature is high for rolling (up to) and, despite this, the considerable resistance to deformation of the metal does not allow the continuous billet to be stitched due to melting or welding of the mandrel to deforming th metal. The purpose of the invention is to improve the mechanical properties. To achieve this goal, according to the method of manufacturing pipes from sintered refractory alloys, including pressing and sintering the billet, heating, screw rolling, the workpiece is pressed into a hollow form and screw rolling is carried out in two stages with a total stretch ratio of 5-10, with the stretch ratio in the second stage is 1.5–4 times the stretch ratio in the first stage. The method is carried out as follows. A powder of a refractory metal or alloy is formed into a hollow cylindrical billet, which is then subjected to high-temperature sintering. The resulting billet is heated in a neutral atmosphere to a rolling temperature and rolled out on a short mandrel in a 3-roll screw rolling mill. Then, the billet is again heated and rolled out on a long floating mandrel with a stretch ratio that is 1.5-4 times higher than the stretch ratio when rolling on a short mandrel. The total stretch ratio for the finished pipe should be 4-10 to ensure that the porous structure of the initial sintered billet is fully developed to obtain high mechanical properties. . The initial sintered billet of powders of refractory metals have little plasticity at the temperature of their processing, which is a consequence of the presence of residual porosity. Therefore, for simultaneous sealing from the outer and inner surfaces of the hollow sintered billet, it is necessary to apply rolling on a short mandrel with a low degree of deformation so as not to cause the formation of third and other defects on the inner and outer surfaces of the liner. After this, the artifacts have a sufficient level of plastic properties in order to carry out rolling with a degree of deformation that is much higher than the degree of deformation during rolling on a short mandrel. If the stretch ratio during rolling on a long mandrel is less than 1.5 of the stretching ratio when rolling on a short mandrel, the structure of the sintered metal “will not receive sufficient development over the cross section of the tubular billet, which provides high mechanical properties. If the stretch ratio during rolling on a long mandrel exceeds by more than 4 times the stretching ratio on a short mandrel, then as a result of intensive rolling on the tube blanks, an increase in thin-wall thickness will occur, and in a number of cases cracks will occur on leads to partial or complete destruction of billets. The total stretch ratio for the finished pipe must be 5-10 to ensure full development of the porous structure of the original sintered billet and to obtain high mechanical properties. If the total stretch ratio is less than 5, then in the structure obtained

трубы сохранитс остаточна пористость , что снижает пластические свойства трубной заготовки и не позвол ет примен ть оптимальные режимы деформации при последующей обработке . Винтова прокатка спеченной заготовки с суммарным коэффициентом выт жки 10 приводит к значительному Упрочнению металла и требует проведени дополнительной термической обработки -труб перед дальнейшей деформацией , в р де случаев, кроме того , наблюдаетс образование микротрещин у внутренней поверхности трубthe pipe retains its residual porosity, which reduces the plastic properties of the billet and prevents the use of optimal deformation modes during subsequent processing. Screw rolling of a sintered billet with a total stretch ratio of 10 leads to a significant hardening of the metal and requires additional heat treatment of the tube before further deformation, in some cases, in addition, the formation of microcracks is observed at the inner surface of the pipes.

В предлагаемом способе суммарный коэффициент выт жки, обеспечивающий проработку структуры спеченной -заготовки И получение высоких механических свойств металла, составл ет 5-10 (. 5-10) и существенно зависит от исходной плотности. Заготовкам с низкой исходной плотностью, составл ющей 0,65-0,7 от теоретической, .соответствуют большие значени коэффициента выт жки . 10 и наоборот. Аналитически эту зависимость можно выразить фopмyлoй/J 28 (1-0 ,) / где if- плотность спеченной заготовки , Jf - теоретическа плотность металла .In the proposed method, the total coefficient of stretching, which ensures the development of the structure of the sintered workpiece and the obtaining of high mechanical properties of the metal, is 5-10 (. 5-10) and significantly depends on the initial density. For blanks with a low initial density of 0.65-0.7 of the theoretical, large stretch ratio values correspond. 10 and vice versa. Analytically this dependence can be expressed by the form / J 28 (1-0,) / where if is the density of the sintered billet, Jf is the theoretical density of the metal.

Дл обеспечени возможности получени таких выт жек на стане винтовой прокатки необходимо первый проход осуществл ть на короткой оправке с небольшими выт жками (Д ) , составЛЯЮЩИМИ//1 (0,2-0,4)/М;г. Причем соотношение зависит от исходной плотности заготовок. Эту зависимость можно выразить формулойTo ensure the possibility of obtaining such extractors on a helical rolling mill, it is necessary to carry out the first pass on a short mandrel with small stretches (D) composing // 1 (0.2-0.4) / M; g. Moreover, the ratio depends on the initial density of the blanks. This dependence can be expressed by the formula

/0(/Ят /3т Прокатка на короткой оправке в этом случае обеспечивает проработку и повышение пластческих свойств как наружных, так и внутренних слоев металла. Увеличение доли коэффициента выт жки при прокатке на короткой оправке (более 40% от j) невозможно вследствие недостаточной пластичности спеченной заготовки и по влени треи1ин на внутренней поверхности трубной заготовки ./ 0 (/ Yat / 3t Rolling on a short mandrel in this case provides study and improvement of the plastic properties of both the outer and inner metal layers. Increasing the proportion of the stretch ratio when rolling on a short mandrel (more than 40% of j) is impossible due to insufficient plasticity sintered billet and the appearance of threanin on the inner surface of the billet.

Последующа прокатка осуществл етс на длинной плавающей оправке с коэффициентом выт жки ( а)V составл ющим/ 2. (1,4-2,5)// . Прокатка на длинной плавающей оправке обеспечивает высокое качество поверхности и допускает ведение процесса при повышенных выт жках.вследствие отсутстви осевого сопротивлени оправки.The subsequent rolling is carried out on a long floating mandrel with a draw ratio (a) V component of / 2. (1.4-2.5) //. Rolling on a long floating mandrel provides high surface quality and allows the process to be carried out at elevated stretches. Due to the absence of axial resistance of the mandrel.

Пример 1. Спеченные заготовки из сплава МВЗО (Мо + 30)N ) с исходной относительной плотностью у- /-Ут раскатывают на 3-валковом стане винтовой прокатки на короткой оправке при 1550 С с коэффициентом выт жки 1,5 и затем на длинной плавающей оправке при 15бОС с коэффициентом выт жки 3,45, что в 2,3 раза.превышает коэффициент выт жки при раскатке на короткой опраВ ке. Суммарна выт жка равна 5,18.Example 1. Sintered billets made of an alloy of MVZO (Mo + 30) N) with the initial relative density y- / -Ut are rolled out on a 3-roll helical rolling mill on a short mandrel at 1550 ° C with a stretch ratio of 1.5 and then on a long floating the mandrel at 15 ° BOS with a draw ratio of 3.45, which is 2.3 times higher than the draw ratio when rolling on a short roll. The total stretch is 5.18.

Полученные трубы размером 40x5 мм обладают высоким качеством поверхности и механическими свойствами (предел прочности при t 20 С 800-850 МПа, относительное удлинение The pipes of size 40x5 mm have high surface quality and mechanical properties (tensile strength at t 20 С 800-850 MPa, relative elongation

0 сГ 15-18%).0 сГ 15-18%).

Короткие оправки изготавливают из жаропрочного сплава ЭП131, а длинные - из стали ЗХ2В8Ф. Последующа раскатка труб на стане ХПТР20-60 Short mandrel is made of heat-resistant alloy EP131, and long - of steel ZH2V8F. Subsequent rolling of pipes in the mill KPTR20-60

5 позвол ет получить качественные трубы 30x2 мм, удовлетвор ющие требовани м технических условий.5 allows to obtain high-quality pipes of 30x2 mm meeting the requirements of the technical conditions.

Пример 2. Раскатывают заготовки из спеченного молибдена диаметром 47 мм с внутренним отверсти0 ем 027 мм. Первоначальную раскатку на короткой оправке, закрепленной на стерже провод т при 1350°С с коэффициентом выт жки равным 1,8. Трубную заготовку размерами 45x10 мм Example 2. Rolled billet of sintered molybdenum with a diameter of 47 mm with an internal opening of 027 mm. The initial rolling on a short mandrel fixed to the rod is carried out at 1350 ° C with a stretching ratio of 1.8. Tube blank size 45x10 mm

5 ( О S) раскатывают на длинной плавающей оправке при с коэффициентом выт жки 2,7, что в 1,5 раза превышает коэффициент выт жки на первом этапе. Деформаци с суммарной 5 (O S) is rolled out on a long floating mandrel with a stretching ratio of 2.7, which is 1.5 times the stretching ratio at the first stage. Deformation with total

0 выт жкой / 5 позвол ет полностью устранить остаточную пористость. Полученные молибденовые трубы обладают хорошими механическими свойствами: предел прочности 75-80 кг/мм и 0 by drawing / 5 allows to completely eliminate the residual porosity. The molybdenum pipes obtained have good mechanical properties: tensile strength of 75-80 kg / mm and

5 относительное удлинение 20-25%-. Шероховатость наружной поверхности не превышает О,05-0,1,мм, внутренней поверхности - 0,02 мм, что особенно важно при дальнейшей обработке таких 5 relative lengthening of 20-25% -. The roughness of the outer surface does not exceed 0.05-0.1 mm, the inner surface 0.02 mm, which is especially important for further processing of such

0 труб на станах ТПТР.0 pipes on TPTR mills.

Пример 3. Спеченные молибденовые заготовки раскатывают на короткой оправке рри 1300°С с коэффициентом выт жки 1,50 и затем на длинной Example 3. Sintered molybdenum blanks are rolled out on a short mandrel of 1300 ° C with a stretching ratio of 1.50 and then on a long

5 плаванвдей оправке при 1150С с коэффициентом выт жки равным б, что в 4,раза превышает коэффициент выт жки при раскатке на короткой оправке . В результате прокатки по 5 swimming mandrel at 1150С with a stretching ratio equal to b, which is 4 times higher than the stretching ratio when rolling on a short mandrel. By rolling on

0 этим режимам получают трубы с сильно измельченной нерекристаллизованной структурой. Результаты испытани образцов, вырезанных.из стенки трубы, следующие: предел прочности 805 85 кг/мм, относительное, удлинение не менее 20%. Столь высокие механические свойства нар ду с хорошим качеством наружной и внутренней поверхностей труб дают возможность использовать их в качестве загото0 вок дл последующей теплой деформации без дополнительной термической обработки.0 these modes receive pipes with highly crushed non-recrystallized structure. The results of testing the samples cut from the pipe wall are as follows: tensile strength 805-85 kg / mm, relative, elongation not less than 20%. Such high mechanical properties, along with the good quality of the outer and inner surfaces of the pipes, make it possible to use them as billets for subsequent warm deformation without additional heat treatment.

Пример 4. Заготовку изExample 4. The workpiece from

с сплава MB-30 с плотнчэстью 7f/ff 0,8with MB-30 alloy with 7f / ff 0.8 density

наружным диаметром 80 мм и отверстием 0 30 мм раскатывают на короткой оправке, закрепленной на стержне, при 1500°С с коэффициентом выт жки равным 2,22. Полученную трудную эа1ГОТОВКУ наружным диаметром 62 мм с отверстием . ф 35 мм раскатывеиот на длинной плавающей оправке при 1350 С с коэффициентом выт жки 4,5 что в 2,25 раза превьниает коэффициент выт жки на первом этапе. Деформацц . с суммарной выт жкой 10,0 позвол ет полностью устранить- остаточную пористость и получить трубы с высокими механическими свойствгши: предел прочности 800-850 МПа,относительное удлинение 20-25%. Шероховатость наружной поверхности не превыщает 0,1 мм, внутренней поверхности - 0,05 мм, что позвол ет проводить дальнейшую обработку таких труб на стане ХПТР 20-60 без дополнительной механической обработки внутренней поверхности.An outer diameter of 80 mm and an opening of 0-30 mm is rolled out on a short mandrel fixed to the rod at 1500 ° C with a stretching ratio of 2.22. The resulting difficult preparation with an outer diameter of 62 mm with a hole. Φ 35 mm of rolling out on a long floating mandrel at 1350 C with a stretching ratio of 4.5, which is 2.25 times greater than the stretching ratio at the first stage. Deformatsts. with a total stretch of 10.0, the residual porosity can be completely eliminated and pipes with high mechanical properties can be obtained: a tensile strength of 800-850 MPa, an elongation of 20-25%. The roughness of the outer surface does not exceed 0.1 mm, the inner surface is 0.05 mm, which allows further processing of such pipes on the CPPD 20-60 mill without additional mechanical treatment of the inner surface.

Пример 5. Заготовку из технически чистого вольфрама с плотностью Т/Тгм Of85 наружным диаметром 75 мм и отверстием Ф30 мм раскатывают на короткой оправке, закрепленной на стержне, при 1700°С с коэффициентрм выт жки равным 1,7. Полученнуй трубную заготовку наружным . Исхрдца плотйость ( 7 , Example 5. A billet of technically pure tungsten with a density of T / Tgm Of85 with an outer diameter of 75 mm and an opening of F30 mm is rolled out on a short mandrel fixed to the rod at 1700 ° C with a stretching ratio of 1.7. Received pipe billet outer. Iskhrdtsa flesh (7,

12-15 12-15

700-760 10-12 680-720700-760 10-12 680-720

диаметром 62 с отверстием 0 35 мм раскатывают на длинной плавающей оправке при 1550с с коэффициентом выт жки 3, что в 1,75 раза превышает коэффициент выт жки на,первом этапе Деформаци с суммарной выт жкой 5,1 позвол ет полностью устранить остаточную пористость и получить трубы с высокими механическими свойствами: предел прочности 950-1000 diameter 62 with an aperture of 0–35 mm is rolled out on a long floating mandrel at 1550s with a stretch ratio of 3, which is 1.75 times the stretch ratio at the first stage. The deformation with a total stretch of 5.1 allows the residual porosity to be completely eliminated and pipes with high mechanical properties: tensile strength 950-1000

0 МПа, .относительное удлинение 20-25%.0 MPa, a relative elongation of 20-25%.

Шероховатость, наружной поверхности .не превышает 0,1 мм, внутренней поверхности - 0,05 мм, что позвол ет проводить дальнейшую обработку таких труб на ртане ХПТР 20-60 безThe roughness of the outer surface does not exceed 0.1 mm, the inner surface is 0.05 mm, which allows further processing of such tubes on mercury HPPT 20-60 without

дополнительной механической обработки внутренней поверхности.,additional machining of the inner surface.,

Результаты исследований механических свойств труб из сплавов молибдена МВ-30 при 20с, полученнЕЛХ по известному и предлагаемому способам , приведены в таблице.The results of studies of the mechanical properties of pipes made of molybdenum alloys MV-30 at 20 s, obtained by LILH according to known and proposed methods, are given in the table.

Использование предлагаемого способа дл получени труб из Мо и W позвол ет улучшить услови работы и смазки оправок, что обеспечивает высокое качество труб при повышенных коэффициентах выт жки, способствующих улучшению проработки структуры и улучшению механических свойствThe use of the proposed method for obtaining pipes from Mo and W allows to improve the working conditions and lubrication of the mandrels, which ensures high quality of pipes with increased stretch ratios, which contribute to the improvement of structure development and improvement of mechanical properties.

трубы.pipes.

15-18 15-18

800-850 20-25 800-850 Известный способ МПа 1 tf, %SB г МПа | сГ, % Механические свойства Предлагаемый способ800-850 20-25 800-850 Known method MPa 1 tf,% SB g MPa | cg,% Mechanical properties The proposed method

Claims

. METHOD FOR MANUFACTURING PIPES FROM. 'SILED BURNING REFINING ALLOYS, including pressing and sintering a workpiece, heating, screw rolling, characterized in that, in order to improve the mechanical properties, the workpiece is pressed hollow, and screw rolling is carried out in two stages with a total drawing ratio, components of 5-10, and the extraction ratio in the second stage is 1.5-4 times higher than the extraction ratio in the first stage.