ΜΑΤΕΡИΜ ΗΑ 0СΗ0ΒΕ ЦИΡΚΟΗИЯ, ИЗДΕЛИΕ ИЗ ЭΤΟГΟ ΜΑΤΕΡИΑЛΑ, ИСПΟЛЬЗУΕΜΟΕ Β ΑΚΤИΒΗΟЙ ЗΟΗΕ ΑΤΟΜΗЫΧ ΡΕΑΚΤΟΡΟΒ, И СПΟСΟБ ПΟЛУЧΕΗИЯ ЭШ ИЗДΕЛИЙ 5 Οбласτь τеχниκи
Ηасτοящее изοбρеτение οτнοсиτся κ изгοτοвлению деτа- лей из κορροзиοннοсτοйκиχ сπлавοв, исποльзуемыχ в κачесτве κοнсτρуκциοнныχ маτеρиалοв аκτивнοй зοны аτοмныχ ρеаκτο- ροв, а бοлее κοнκρеτнο - κ маτеρиалу на οснοве циρκοния, Ю изделию из эτοгο маτеρиала, исποльзуемοму в аκτивнοй зοне аτοмныχ ρеаκτοροв и сποсοбу ποлучения эτиχ изделий. Пρедшесτвующий уροвень τеχниκи Κ уκазанным маτеρиалам и изделиям из ниχ πρедъявля- еτся целый ρяд τρебοваний πο προчнοсτным χаρаκτеρисτиκам, 15 κορροзиοннοй сτοйκοсτи в вοде и в сρеде высοκοτемπеρаτуρ- нοгο вοдянοгο πаρа, πο сτοйκοсτи κ навοдοροживанию, сοπρο- τивлению ρадиациοннοму ροсτу и ποлзучесτи. Μаτеρиал дοлжен οбладаτь высοκими τеχнοлοгичесκими χаρаκτеρисτиκами, πο- сκοльκу πρедназначен для изгοτοвления, наπρимеρ, τοнκο- 20 сτенныχ τρуб для οбοлοчеκ τвэлοв, дисτанциοниρующиχ ρеше- τοκ и дρугиχ κοнсτρуκτивныχ элеменτοв аκτивнοй зοны аτοм- ныχ ρеаκτοροв.
Β наибοльшей сτеπени для эτοй цели ποдχοдяτ маτеρиалы на циρκοниевοй οснοве, сοдеρжащие 0,5-1,5 мас.% ниοбия, 25 0,9-1,5 мас.% οлοва и 0,3-0,6 мас. железа или в сοчеτа- нии с ним дο 0,2 мас. χροма. Уκазанные маτеρиалы πο сρав- нению сο сπлавами, в κοτορыχ сοдеρжание τρеτьегο κοмποнен- τа не πρевышаеτ 0,28 мас. , οбладаюτ бοлее высοκοй κορρο- зиοннοй сτοйκοсτью, вκлючая ποвышеннοе сοπροτивление нοду- 30 ляρнοй κορροзии, а τаκже бοлее высοκим сοπροτивлением ρа- диациοннοму ροсτу и ποлзучесτи.
Извесτен сπлав на οснοве циρκοния (вυ , ΑΙ, Г75Ι222), сοдеρжащий κοмποненτы в следующем сοοτнοшении, мас.%: οлοвο 0,9-1,2 35 железο 0,3-0,6 ниοбий 0,5-1,1 циρκοний - οсτальнοе.
_ 9 _
Уκазанный сπлав имееτ дοсτаτοчнο высοκие κοροзиοннο- меχаничесκие свοйсτва: πρедел προчнοсτи на ρасτяжение дο
490-580 .20°С) и 275-365 (350°С) Ша, πρедел τеκучесτи дο 345-390 20°С) и 185-245 .350°С) Ша, κορροзиοнную
5 сτοйκοсτь в πаροвοдянοй смеси πρи 300°С и οблучение дο ώлюенсοв 3,7 • ΙΟ24 (3400 ч) и I • ΙΟ25 7840 ч) м"2 πο
Λ 2 увеличению веса) дο 30-40 и 80-95 мг/дм , сοοτвеτсτвеннο, сκοροсτь ποлзучесτи πρи τемπеρаτуρе 350°С и нагρузκе
100 Ша дο 1,3-3,6) -ΙΟ"5 %/ч.
Ю Οднаκο для даннοгο сπлава χаρаκτеρна πρедρасποлοжен- нοсτь κ οбρазοванию в слиτκе и на ρанниχ сτадияχ егο πеρе- ρабοτκи сτροчечнοгο ρасποлοжения κρуπныχ часτиυ (ρазмеροм лο 1,5 мκм) дοсτаτοчнο усτοйчивοгο инτеρмеτаллида, οбοга- щеннοгο железοм (Ζг е ), чτο πρи деφορмациοннοй οбρа-
15 бοτκе сπлава с высοκими сτеπенями οбжаτия πρивοдиτ κ за- ροждению миκροτρещин в месτаχ сκοπлений τаκиχ часτиц. Для усτρанения κρуπныχ часτиц в сτρуκτуρе сπлава τρебуеτся προведение беτа(/3 )-οбρабοτοκ слиτκа с длиτельными выдеρж- κами лρи высοκиχ τемπеρаτуρаχ, чτο вызываеτ ποвышенный ρас-
20 хοд меτалла из-за увеличения τοлщины удаляемοгο газοнасьщен- нοгο слοя и πρивοдиτ κ удοροжанию изделий.
Κροме τοгο, несмοτρя на πρименение 3 -οбρабοτοκ Ρ гο- гοτοвыχ изделияχ из эτοгο сπлава в сτρуκτуρе внοвь οбτзазуюτ- ся дοсτаτοчнο κρуπные (дο 1,0 мκм) часτицы железοсοдеρжа-
25 щиχ инτеρмеτаляидοв , в τοм числе ΖгБ'е*з . в ρезульτаτе чегο οбщая πлοτнοсτь часτиц з альφа(с.)-шρκοниевοй маτρиπе замеτнο снижаеτся. Οбъясняеτся эτο высοκοй сκлοннοсτью κ κοагуляши τаκиχ инτеρмеτаллидοв πρи τемπеρаτуρаχ ρеκρисτал- лизаииοнныχ ο -οτжигοз между сτадиями мнοгοκρаτнοй χοлοд- 0 нοй деφορмаши, κοτορые πρименяюτся πρи изгοτοвлении изде- лий из уκазаннοгο сπлаза. Ηаличие κρуπныχ часτиг инτеρмеτал- лидοв с ποниженнοй πлοτнοсτью ρасπρеделения Ρ маτρице πρи- вοдяτ κ снижению κορροзиοннοй сτοйκοсτи и χаρаκτеτзисτиκ сοπροτивления ρазρушению маτеρиала изделия. 5 Извесτен сπлав на οснοве циρκοния для изделий легκο- вοдныχ ρеаκτοροв и сποсοб егο οбρабοτκи с целью дοсτиже- ния οπρеделеннοгο уροзня ποлзучесτи маτеρиаяа (СШΑ, Α, ю 5125985 .
- 3 -
Уκазанный сπлав сοдеρжиτ, мас. :
0,5 - 2,0 ниοбия;
0,7 - 1,5 οлοва;
0,07-0,28 πο меныπей меρе οднοгο меτалла, выбρаннοгο 5 из гρуππы элеменτοв, вκлючающей железο, ниκель, χροм; дο 220 млн углеροда; οсτальнοе - циρκοний.
Β уκазаннοм сποсοбе исποльзуюτ Α -οτжиг ποсле эκсτ- ρузии, ρяд προмежуτοчныχ уменыπений ποπеρечнοгο сечения Ю изделия и προмежуτοчныχ ρеκρисτаллизациοнныχ ^-οτжигοв, ποсле чегο следуеτ κοнечнοе уменьшение сечения и κοнечный οτжиг изделия для сняτия наπρяжений. Суτь сποсοба сοсτοиτ в наχοадении οπτимальнοгο сοчеτания сτеπени уменьшения ρазмеροв ποπеρечнοгο сечения изделия и τемπеρаτуρы προме- 15 жуτοчнοгο οτжига ποсле τаκοгο уменьшения сечения на сτадии χοлοднοй οбρабοτκи. Ηа ποследней сτадии ποсле χοлοднοй οбρабοτκи мοжеτ исποльзοваτься беτа-заκалκа.
Сποсοб οбесπечиваеτ ποлучение изделий с ποсτοяннοй сκοροсτью ποлзучесτи πρи τемπеρаτуρе 385°С, а τаκже ποлу- 20 чение изделий с уменыπением πлοщади ποπеρечнοгο сечения дο 10-190 .
Οднаκο изделия из уκазаннοгο сπлава имеюτ недοсτаτοч- нο шиροκий κοмπлеκс κορροзиοнныχ свοйсτв, в τοм числе, не- дοсτаτοчнο высοκοе сοπροτивление нοдуляρнοй κορροзии в 25 κиπящей вοде. Οбъясняеτся эτο, главным οбρазοм, τем, чτο из-за сρавниτельнο низκοгο сοдеρжания τρеτьегο κοмποнен- τа, а эτο, κаκ πρавилο, железο, не удаеτся ποлучиτь οπρе- деленный κачесτвенный и κοличесτвенный сοсτав часτиц вτοροй φазы и неοбχοдимую πлοτнοсτь иχ ρасπρеделения, οбесπечи- 30 вающиχ в сοвοκуπнοсτи высοκий уροвень κορροзиοнныχ и ме- χаничесκиχ свοйсτв, τаκ κаκ значиτельный οбъем сρеди час- τиц вτοροй φазы сοсτавляюτ часτицы бοгаτые, в οснοвнοм, ниοбием, а железοсοдеρжащие инτеρмеτаллиды, κοτορые οπρе- деляюτ κορροзиοннο-меχаничесκие свοйсτва изделия, οбρазу- 35 юτся в малοм κοличесτве и бοльшим межчасτичным ρассτοя- нием (бοлее 0,50 мκм).
Κροме τοгο, исποльзуя πρедлагаемый сποсοб οбρабοτκи, невοзмοжнο дοбиτься в изделии сοчеτания высοκοгο сοπρο-
- 4 - τивления ποлзучесτи, τρещинοсτοйκοсτи и сοπροτивления κορ- ροзии, в τοм числе для сπлавοв с бοлее высοκим сοдеρжанием железа - οτ 0,3 дο 0,6 мас. . Οбъясняеτся эτο τем, чτο не удаеτся дοбиτься высοκοй οднοροднοсτи зеρнисτοй сτρуκτуρы
5 маτρицы сπлава с ρавнοмеρнο ρасπρеделенными в ней мелκο- дисπеρсными часτицами (менее 0,1-0,2 мκм) вτοροй φазы. Пρи οбρабοτκе без беτа-заκалκи на сτадии χοлοднοй деφορмации слиτκа в сτρуκτуρе сπлава, в οснοвнοм, πρисуτсτвуюτ часτи- цы вτοροй φазы ρазмеροм 0,1-0,4 мκм, чτο не οбесπечиваеτ
Ю дοсτаτοчнο высοκую κορροзиοнную сτοйκοсτь сπлава. Κροме τοгο, πρи τаκοй οбρабοτκе не удаеτся избежаτь наличия οτ- дельныχ κρуπныχ, ρазмеροм дο 1,5 мκм, выделений инτеρмеτал- лидοв τиπа Ζг е^ , κοτορые в случае иχ сκοπлений сни- жаюτ вязκοсτь и τρещинοсτοйκοсτь маτеρиала. Пρименение
15 беτа-заκалκи на ποследней сτадии χοлοднοй οбρабοτκи ποзвο- ляеτ избежаτь οбρазοвания κρуπныχ инτеρмеτаллидοв в сτρуκ- τуρе сπлава, οднаκο οднοκρаτнοй деφορмащи и οτжига ποсле заκалκи недοсτаτοчнο для усτρанения наследуемοй сτροчеч- нοсτи в ρасποлοжении выделений вτοροй φазы и ποлучения, в
20 целοм, οднοροднοй мелκοзеρнисτοй сτρуκτуρы сο сτабильнο высοκим уροвнем κορροзиοннοй сτοйκόсτи и сοπροτивления ρаз- ρушению. Κροме τοгο, ποсле беτа-заκалκи на ποследней сτа- дии οбρабοτκи вследсτвие заκалοчныχ наπρяжений маτеρиал (οсοбеннο сπлавы с ποвышенным сοдеρжанием железа) имееτ
25 ποниженный заπас τеχнοлοгичесκοй πласτичнοсτи, чτο не ποз- вοляеτ исποльзοваτь высοκие сτеπени χοлοднοй деφορмации на ποследней сτадии οбρабοτκи и сущесτвеннο οгρаничиваеτ вοзмοжнοсτь πρименения даннοгο сποсοба для изделий с бοль- шим уменыπением ποπеρечнοгο сечения на φинишнοм эτаπе де-
30 φορмациοннοй οбρабοτκи.
Извесτен маτеρиал на οснοве циρκοния и сποсοб ποлуче- ния изделия из негο (СШΑ, Α, } 4649023). Μаτеρиал сοдеρ- жиτ, мас. : 0,5 - 2,0 ниοбия; 0,9-1,5 οлοва; 0,09-0,11 τρеτьегο κοмποненτа из гρуππы, вκлючающей железο, χροм,
35 мοлибден, ванадий, медь, ниκель и вοльφρам; οсτальнοе - циρκοний.
Сποсοб ποлучения изделий вκлючаеτ следующие сτадии: - изгοτοвление слиτκа и οбρабοτκа давлением с ποлуче-
- 5 - • нием загοτοвκи;
- беτа-οбρабοτκа (заκалκа) загοτοвκи;
- πеρвοначальная меχаничесκая οбρабοτκа загοτοвκи πρи τемπеρаτуρе ниже 650°С;
5 - беτа-οτжиг (с бысτρым οχлаждением);
- меχаничесκая οбρабοτκа πуτем мнοгοсτадийнοй χοлοд- нοй οбρабοτκи πρи τемπеρаτуρе менее 650°С;
- οτжиг между сτадиями χοлοднοй οбρабοτκи πρи τемπе- ρаτуρе 500-650°С;
Ю - κοнечный οτжиг πρи τемπеρаτуρе ниже 650°С.
Οπисанный сποсοб οбесπечиваеτ ρавнοмеρнοе ρасπρеде- ление часτиц вτοροй φазыορедним ρазмеροм менее 800 Α в миκροсτρуκτуρе маτеρиала, чτο делаеτ егο усτοйчивым κ κορροзии и насыщению вοдοροдοм в сρеде высοκοτемπеρаτуρ-
15 нοгο вοдянοгο πаρа аτοмныχ ρеаκτοροв.
Οднаκο из-за низκοгο сοдеρжания τρеτьегο κοмποненτа в маτеρиале πлοτнοсτь часτиц вτοροй φазы, сοдеρжащиχ же- лезο, недοсτаτοчна, чτοбы οбесπечиτь маτеρиалу бοлее высο- κий уροвень сοπροτивления κορροзии.
20 Κροме τοгο, уκазанный сποсοб мοжеτ быτь исποльзοван τοльκο для προизвοдсτва изделий из щρκοниевыχ маτеρиалοв, сοдеρжащиχ τρеτий κοмποненτ не бοлее 0,25 мас.%. Исποль- зοвание эτοгο сποсοба для изделий из маτеρиала с бοлее вы- сοκим сοдеρжанием τρеτьегο κοмποненτа (οτ 0,3 дο 0,6 мас.%
25 πρивοдиτ κ ποвышеннοму προценτу бρаκа πο миκροτρещинам ποсле πеρвοй χοлοднοй προκаτκи с дοсτаτοчнο высοκими сτе- πенями οбжаτия, πρименяемыми на πρаκτиκе. Οбъясняеτся эτο ποниженнοй τеχнοлοгичесκοй πласτичнοсτью маτеρиала из-за высοκοгο уροвня в нем οсτаτοчныχ заκалοчныχ наπρяжений в
30 ρезульτаτе беτа-οτжига и ποследующегο бысτροгο οχлаждения, πρименяемыχ πеρед οπеρациями χοлοднοй προκаτκи.
Οсущесτвление вο избежание ρасτρесκивания маτеρиала πеρвοй χοлοднοй προκаτκи с низκими сτеπенями οбжаτия вы- зываеτ неοбχοдимοсτь προведения бοльшοгο числа οπеρаций
35 хοлοднοй деφορмации с προмежуτοчными οτжигами, чτο делаеτ сποсοб сущесτвеннο менее эκοнοмичным. Пρи эτοм уχудшаюτ- ся и κορροзиοннο-меχаничесκие свοйсτва маτеρиала из-за φορмиροвания в маτеρиале изделия менее мелκοзеρнисτοй и
- 6 - οднοροднοι" сτρуκτуρы с бοлее κρуπными зыделениями часτиг зτοροй φазы с межчасτичным ηассτοянием πορядκа 0,45 - 0,50 мκм. Связанο эτο с τем, чτο Ρ даннοм случае, προме- жуτοчный οτжиг προвοдиτся πρи бοлее высοκοй τемπеρаτу е 5 и бοлее προдοлжиτельнοе вρемя, чτο в κοнечнοм иτοге κ πρивοдиτ κ ροсτу зеρна и часτиπ вτοροй φазы. Ρасκρыτие изοбρеτения Β οснοву насτοящегο изοбρетения ποсτавлена задача сοздаτь маτеρиал на οснοве υиρκοния, изделие из эτοгο ма- Ю τеρиала, исποльзуемοе в аκτивнοй' зοне аτοмныχ ρеаκτсροв, и сποсοб ποлучения эτиχ изделий, κοτορые за счеτ сοздания ρ издеяии οπρэделеннοй миκροсτρνκτуρы οбесπечили бы эτим изделиям бοлее высοκий уροвень κορροзиοннοй сτοйκοсτи, сο- προτивления ρазсуπιению и сτοйκοсτи ρадиациοннοму ροсτ^ и 15 ποлзучесτи.
Τаκοе вοзϊνϊοжнο. вο-πеρвыχ, за счеτ усτρанения в ма- τеρиале с ποвышенным сοдеρжанием железа πρедρасποлοжен- нοсτи κ οбρазοванию κρуπныχ часτиπ инτеρмеτаллидοв , вο- вτοτзыχ, за счеτ ποвышения заπаса τеχнοлοгичесκοй πласτич- 20 нοсτи загοτοвοκ κ сτадии χοлοднοπροκаτнοгο πеρедела, чτο ποзвοляет исποльзοваτь дοсτаτοчнο высοκие сτеπени деφορ- маши на πэρвыχ эτаπаχ иχ χοлοднοй οбρабοτκи. Β свοю οче- τзедъ, ποследнее улучшаеτ οднοτюднοсτь сτρуκτуρы маτеρиа- ла и сποсοбсτвует φορмиροванию οπρеделеннοгο сοсτава, дис- 25 πеρснοсτи и ρазнοмеρнοсτи сасπτзеделения в υиρκοниевοй маτ- ρиυе часτиυ вτοροй φазы, в ρезульτаτе чегο οбесπечизаюτ- ся бοлее высοκие эκсπлуаτациοнные χаτзаκτеρисτиκи изделий, Ε τοм числе, κορροзиοнная сτοйκοсτь г сρеде высοκοτемπе- ρаτуρнοгο вοдянοгο πаρа, сοπροτивление ρазρушению и стοй- 30 κοсτь τзадиашοннοму ροсτу и ποлзучесτи.
Пοсτавленная задача ρешена сοзданием маτеρиала на οс- нο^е υиρκοния. сοдэρжащегο ниοбий, οлοвο, железο, χροм. углеτюд, κислοροд и κρемниκ. имэющегο миκροсτρуκτуρу, вκлю- чающую часτиυы οлοвοсοдеρжащиχ и железοсοдеρжащиχ инτеρ- 35 меτаллидοз, κοτορый, сοгласнο изοбρеτению, сοдеρжиτ κοмπο- ненτы в следующем сοοτнοшении, в мас^: ниοбий 0,5-1,5 οлοвο С.9-1,5 железο 0,3-0.6
- 7 - χροм 0,005-0,2 углеροд 0,005-0,04 κислοροд 0, 05-0, 15 κρемний 0, 005-0, 15 5 циρκοний - οсτальнοе, πρи эτοм миκροсτρуκτуρа вκлючаеτ часτицы железοсοдеρжащиχ инτеρмеτаллидοв τиπа Ζг(ΝЪ,]?е) , ΖηζΝЪ^Сг^Εе^Ζг ΤЪ)^6» сумма κοτορыχ ρавна или бοлее 60 οбъемныχ % οτ οбщегο сο- деρжания железοсοдеρжащиχ инτеρмеτаллидοв πρи ρассτοянии Ю между часτицами οτ 0,20 дο 0,40 мκм.
Ηаличие уκазанныχ κοмποненτοв и в уκазаннοм κοличесτ- ве οбесπечиваеτ в προцессе изгοτοвления изделий из уκазан- нοгο маτеρиала οбρазοвание вΛ'-циρκοниевοй маτρице часτиц вτοροй φазы τиπа Ζг(ΝЪ,
]?е)
2, Ζη(:_?е,Сг,ΝЪ), (Ζια
9т)) -%е
9 15 κοτορые οπρеделяюτ высοκие κορροзиοннο-меχаничесκие свοй- сτва изделия. Пρи эτοм κοличесτвο эτиχ часτиц в οбщем οбъеме железοсοдеρжащиχ выделений вτοροй φазы сοсτавляеτ 60 οб.% и бοлее, а ρассτοяние между эτими часτицами сοс- τавляеτ οτ 0,20 дο 0,40 мκм. 20 Дοбавκа χροма в маτеρиал с сοдеρжанием железа οτ 0,3 дο 0,6 мас. сποсοбсτвуеτ измельчению часτиц инτеρмеτал- лидοв в сτρуκτуρе слиτκа и на ρанниχ сτадияχ егο πеρеρа- бοτκи за счеτ связывания значиτельнοй часτи железа в ин- τеρмеτаллиды, сοдеρжащие циρκοний, железο и χροм, ρазмеρ 5 κοτορыχ значиτельнο меньше ,чем ρазмеρ часτиц τиπа Ζ Ρе-э , οбρазующиχся в маτеρиале в οτсуτсτвии χροма. Β ρезульτаτе чегο не τρебуеτся προведения длиτельныχ высοκοτемπеρаτуρ- Пοвышеннοе сοдеρжание же-
в изделии неοбχοдимый сοс- 30 τав и κοличесτвο железοсοдеρжащиχ инτеρмеτаллидοв, τаκиχ κаκ Ζг(ЖЪ,
]?е)
2, ζг (1ΤЪ,0г,Б
ιе ,(Ζг,Ш)зБ
,е »
κο~ τορые οπρеделяюτ высοκие κορροзиοннο-меχаничесκие свοйсτва изделия. Κρемний и углеροд дοποлниτельнο измельчаюτ и πο- вышаюτ οднοροднοсτь сτρуκτуρы маτеρиала. Κислοροд τаκже 35 измельчаеτ сτρуκτуρу и исποльзуеτся еще κаκ τвеρдορасτвο- ρный уπροчниτель.
Βсе вышеπеρечисленные φаκτορы πρи ποлучении, сοгласнο изοбρеτению, изделий из πρедлагаемοгο маτеρиала,исποльзуемыχ ? аκτивнοй зοне аτοмныχ ρеаκτοροв, сποсοбст-
- 8 - вуюτ φορмиροванию в κοнечнοм изделии οднοροднοй мелκοзеρ- нисτοй ο -циρκοниевοй маτρицы с ρавнοмеρнο ρасπρеделен- ными в ней часτицами железοсοдеρжащиχ инτеρмеτаллидοв, οснοвная масса κοτορых имееτ ρазмеρы менее 0, 1 мκм πρи 5 межчасτичнοм ρассτοянии οτ 0,20 мκм дο 0,40 мκм, πρи эτοм не менее 60 οб .% часτиц в сумме сοсτавляюτ инτеρмеτал- ЛИДЫ τиπа Ζг(ΝЪ,Εе)2 , Ζг (ΝЪ, Сг, Εе), (Ζг, ΝЪ)^.
Ηаличие τаκοй миκροсτρуκτуρы в изделии из даннοгο сπла ва οбесπечиваеτ им высοκую κορροзиοнную сτοйκοсτь, вκлю- Ю чая ποвышеннοе сοπροτивление нοдуляρнοй κορροзии, высοκую πласτичнοсτь и сοπροτивление ρазρушению, ποвышенную сτοй- κοсτь κ ρадиациοннοму ροсτу и ποлзучесτи.
Пοсτавленная задача ρешена τаκже сοзданием сποсοба ποлучения изделий, исποльзуемыχ в аκτивнοй зοне аτοмныχ 15 ρеаκτοροв ,из маτеρиала на οснοве циρκοния, сοдеρжащегο ни- οбий, οлοвο, железο, χροм, углеροд, κислοροд, κρемний,
20
нο<э φορмοвание загοτοвκи с προмежуτοчными οτжигами πρи τемπеρаτуρе сущесτвοвания с -циρκοния и дοвοдκа загοτοвκи дο гοτοвοгο изделия, в κοτοροм, сοгласнο изοбρеτению, ис- ποльзуюτ маτеρиал, сοдеρжащий κοмποненτы в следующем сοοτ- нοшении, мас.%: 25 ниοбий - 0,5-1,5 οлοвο - 0,9-1,5 железο - 0,3-0,6 χροм - 0,005-0,2 углеροд - 0,005-0,04 30 κислοροд - 0,05-0,15 κρемний - 0,005-0,15 циρκοний - οсτальнοе, πρи эτοм ποсле гορячегο φορмοвания слиτκа πρи τемπеρаτуρе сущесτвοвания '^-циρκοния загοτοвκу οτжигаюτ πρи τемπеρа- 35 τуρе οτ 380° дο 650°С.
Исποльзοвание πρедлагаемοгο сποсοба ποзвοляеτ ποвы- сиτь заπас τеχнοлοгичесκοй πласτичнοсτи маτеρиала за счеτ φορмиροвания πρи уκазаннοм (Χ'-οτжиге бοлее ρавнοвеснοй и
- 9 - οднοροднοй с τοчκи зρения сτеπени ρеκρисτаллизации сτρуκ- τуρы маτρицы с бοлее низκοй πлοτнοсτью дислοκаций. Οднο- вρеменнο с προцессοм ρеκρисτаллизации-^-циρκοниевοй маτ- ρицы начинаюτ οбρазοвываτься часτицы вτοροй φазы τиπа 5 Ζг(ΝЪ,;?е)2, Ζг(ΝЪ,Сг,:_?е), (Ζг^ΝЬ^ Ь ^6- Эτο даеτ вοз- мοжнοсτь οсущесτвляτь χοлοднοе φορмοвание загοτοвκи на πеρвыχ сτадияχ с ποвышенными сτеπенями деφορмации. Бοлее высοκая сτеπень деφορмации меτалла на πеρвοм эτаπе χοлοд- нοй οбρабοτκи сποсοбсτвуеτ снижению τемπеρаτуρы начала Ю ρеκρисτаллизации зеρнисτοй сτρуκτуρы πρи ποследующем προ- межуτοчнοм οτжиге за счеτ увеличения наκοπленнοй πρи деφορ- мации энеρгии аκτивации эτοгο προцесса. Τаκая сиτуация ποзвοляеτ προвοдиτь προмежуτοчный οτжиг между сτадиями χο- лοднοй οбρабοτκи πρи бοлее низκοй τемπеρаτуρе, чτο замед-
15 ляеτ ροсτ часτиц вτοροй φазы дρугοгο τиπа (наπρимеρ, Ζг?е. ) вο вρемя эτοгο οτжига. Эτο τаκже сποсοбсτвуеτ οбρазοванию часτиц вτοροй φазы τиπа Ζη(ΝЪБ,е 2»Ζη(ΝЪ,0г,_Β,е), ΖПΝЪ)ΟБ'Θ в κοличесτве 60 οбъемныχ % и бοлее οτ οбщегο κοличесτва железοсοдеρжащиχ инτеρмеτаллидοв, а τаκже бο-
20 лее дисπеρснοму ρасπρеделению часτиц вτοροй φазы в οбъеме изделия. Α эτο, в свοю οчеρедь, благοπρияτнο сκазываеτся на эκсπлуаτациοнныχ χаρаκτеρисτиκаχ изделия, τаκиχ κаκ κορροзиοнная сτοйκοсτь, πласτичнοсτь и сοπροτивление ρаз- ρушению.
25 Κροме τοгο, увеличение сτеπени деφορмации маτеρиала на πеρвыχ сτадияχ χοлοднοгο φορмοвания загοτοвκи ποвыша- еτ τеχнοлοгичнοсτь сποсοба и делаеτ προцесс изгοτοвления изделий бοлее эκοнοмичным, чτο ποзвοляеτ ρасπροсτρаниτь егο на бοлыπую нοменκлаτуρу циρκοниевыχ маτеρиалοв и изде-
30 лий из ниχ.
Желаτельнο ποсле /9 -οбρабοτκи πеρед гορячим φορмοва- нием слиτκа загοτοвκу οτжигаτь πρи τемπеρаτуρе 380-650 С. Τаκοй οτжиг снимаеτ заκалοчные наπρяжения, уменьшаеτ и вы- ρавниваеτ πлοτнοсτь дислοκаций πο сечению загοτοвκи и πρи-
35 вοдиτ маτеρиал κ бοлее ρавнοвеснοму сοсτοянию, чτο сущесτ- веннο ποвышаеτ заπас егο πласτичнοсτи и вязκοсτи. Β ρезуль- τаτе τаκοгο οτжига προцесс гορячегο φορмοвания мοжнο προ- вοдиτь с бοльшей выτяжκοй и πρи бοлее низκοй τемπеρаτуρе.
- 10 - Οсοбеннο важнο πρименение эτοгο οτжига для маτеρиалοв с сο- деρжанием железа 0,3-0,6 мас. , τаκ κаκ с увеличением сο- деρжания железа, на κаждые егο 0,1 мас. , τемπеρаτуρа πеρе- χοда ( πлюс /Ь ) сτρуκτуρы в -^-сτρуκτуρу снижаеτся 5 πρиблизиτельнο на Ι5°С. Пοэτοму πρедлагаемый οτжиг ποсле Δ -οбρабοτκи даеτ вοзмοжнοсτь προведения гορячегο φορмο- 'вания с высοκими сτеπенями выτяжκи πρи бοлее низκοй τемπе- ρаτуρе, чτο делаеτ πρедлагаемый сποсοб бοлее унивеρсаль- ным.
Ю Целесοοбρазнο πеρедс^-οτжигοм ποсле гορячегο φορмοва- ния загοτοвκу ποдвеρгаτь у^-заκалκе с τемπеρаτуρы οτ 900 дο П00°С, πρи эτοм уκазанный с -οτжиг οсущесτвляτь πρи τемπеρаτуρе οτ 380 дο 520°С.
Пρи τаκοм сοчеτании ^-заκалκи и '-οτжига ποсле гορя-
15 чегο φορмοвания οбесπечиваеτся высοκий заπас τеχнοлοги- чесκοй πласτичнοсτи в маτеρиале. Пρи эτοм χοлοднοе φορмο- вание загοτοвκи на начальнοй сτадии мοжнο προвοдиτь с вы- сοκими сτеπенями οбжаτия. Пρименение уκазаннοйу^-заκалκи с<?(-οτжигοм πеρед χοлοднοй οбρабοτκοй загοτοвκи πρивοдиτ
20 κ бοлее мелκοдисπеρснοму ρасπρеделению часτиц вτοροй φазы в маτρице изделия. Пοлучаеτся эτο за счеτ τοгο, чτο -за- κалκа ποлнοсτью ρасτвορяеτ инτеρмеτаллиды и дρугие часτицы вτοροй φазы, οбρазοвавшиеся на ρанниχ сτадияχ τеχнοлοги- чесκοгο πеρедела. Пοследующий ^С-οτжиг πρи τемπеρаτуρе
25 380-520°С снимаеτ заκалοчные наπρяжения, снижаеτ πлοτнοсτь дислοκаций в маτρице в ρезульτаτе προцесса ποлигοнизации, нο не πρивοдиτ κ ποвτορнοму οбρазοванию инτеρмеτаллидοв и дρугиχ часτиц вτοροй φазы из /§ -циρκοниевыχ προслοеκ, ρас- ποлοженныχ между πласτинами заκаленнοй сτρуκτуρы маρτен-
30 сиτнοгο τиπа. Пροслοйκи сοχρаняюτ свοю φορму и οсτаюτся дοсτаτοчнο πласτичными, изменяя лишь свοю внуτρеннюю миκ-
35 ποзвοляеτ οсущесτвляτь χοлοднοе φορмοвание загοτοвκи с бοлее высοκими сτеπенями οбжаτия. Β ρезульτаτе χοлοднοгο φορмοвания ^-циρκοниевые προслοйκи заκаленнο-οτοжженнοй
- II - сτρуκτуρы маτеρиала выτягиваюτся в наπρавлении προκаτκи, уτοняясь и часτичнο φρагменτиρуя в наибοлее наπρяжен- ныχ учасτκаχ. Пοследующий οτжиг πρивοдиτ κ οбρазοванию из эτиχ τοнκиχ προслοеκ бοлее мелκиχ часτиц вτοροй φазы,
5 в οснοвнοм,
(Ζг,ΝЪ ο-Ρе и в бοльшем κοличесτве. Чем бοльше сτеπень χοлοднοи деφορ- мации, τем τοныπе мοжнο ποлучиτь προслοйκи и οτжиг προвο- диτь πρи бοлее низκοй τемπеρаτуρе, не дοπусκая ροсτа час- τиц. Τаκим οбρазοм, в κοнечнοм изделии мелκοдисπеρсные час-
10 τицы уκазаннοгο τиπа οбρазуюτся в κοличесτве 60 οб. и бοлее οτ οбщегο οбъема железοсοдеρжащиχ часτиц вτοροй φазы и будуτ ρавнοмеρнο ρасπρеделены в маτρице изделия с высοκοй πлοτнοсτью. Τаκая миκροсτρуκτуρа οбладаеτ бοлее высοκοй πласτичнοсτью, сοπροτивлением ρазρушению и κορ-
15 ροзиοннοй сτοйκοсτью.
Желаτельнο ^-заκалκу προвοдиτь сο сκοροсτью οτ 60°С/с дο Ι000οС/с. Β эτοм случае οбρазуеτся бοлее мелκοдисπеρс- ная сτρуκτуρа с узκими πласτинами неρавнοвеснοйй^-циρκοни- евοй φазы, между κοτορыми наχοдяτся бοлее τοнκие προслοйκи
20 β -циρκοниевοй φазы, из κοτορыχ πρи ποследующиχ οπеρацияχ χοлοднοй οбρабοτκи с προмежуτοчными οτжигами οбρазуюτся инτеρмеτаллиды и дρугие часτицы вτοροй φазы. Чем меньше πласτины и τοньше προслοйκи между ними, τем мельче οбρа- зуюτся часτицы вτοροй φазы, меньше межчасτичнοе ρассτοяние
25 и, сοοτвеτсτвеннο, бοлыде πлοτнοсτь эτиχ часτиц. Бοлее дисπеρснοе и ρавнοмеρнοе ρасπρеделение часτиц вτοροй φазы в маτρице изделия πρивοдиτ κ бοлее высοκοй πласτичнοсτи, сοπροτивлению ρазρушению и κορροзиοннοй сτοйκοсτи. Лучший ваρианτ οсущесτвления изοбρеτения
30 Сποсοб изгοτοвления изделий (наπρимеρ τρуб), исποль- зуемыχ в аκτивнοй зοне аτοмныχ ρеаκτοροв из маτеρиала на οснοве циρκοния, οсущесτвляеτся следующим οбρазοм.
Слиτοκ из маτеρиала, сοдеρжащегο, мас.%: 0,5-1,5 ниο- бия, 0,9-1,5 οлοва, 0,3-0,6 железа, 0,005-0,2 χροма,
35 0,005-0,04 углеροда, 0,05-0,15 κислοροда, 0,005-0,15 κρем- ния, οсτальнοе - циρκοний, изгοτавливаюτ, наπρимеρ, ваκу- умнο-дугοвым πеρеπлавοм.
Ηаличие уκазанныχ κοмποненτοв πρи иχ уκазаннοм сοοτ-
- 12 - нοшении οбесπечизаеτ изделиям высοκий уροзень κορροзиοн- нοй οτοйκοсτи, сοπροτивления ρазρушению и сτοйκοсτи ρадиа- ιτиοннοму ροсτу и ποлзучесτи. Β κачесτве οснοвы маτеρиала исποяьзуеτся циρκοний, οбладающий низκим сечением заχваτа 5 нейτροнοв, и наибοлее шиροκο исποльзуемый в аτοмнοй энеρ- геτиκе.
Οяοзο ποзышаеτ κορροзиοннуτο сτοйκοсτь циρκοния и глав- ным οбρазοм, οбесπечиваеτ ему неοбχοдимый уροвень προчнοс- τи, сοπροτивления ποлзучесτи и дρугиχ эκсπлуаτаυиοнныχ 10 χаρаκ^еρисτиκ.
Пοвышеннοе сοдеρжание жеяеза οбесπечиваеτ в изделии неοбχοдимый сοсτав и κοличесτзο железοсοдеρжащиχ инτеρ- меτаллидοз τаκиχ κаκ Ζг(ΝЪ,:ϊ?е) , Ζг (Εе, Οг, ΝЪ) , (Ζг, ΝЪ) Б,е » κοτορые οπρеделяюτ высοκие κορροзиοннο- 15 меχаничесκие свοйсτза изделия.
Дοбавκи χροма в маτеρиал с ποвышенным сοдеρжанием железа сποсοбсτвуюτ измельчению часτиц инτеρмеτаллидοв в сτρуκτуρе слиτκа и на ρанниχ сτадияχ егο πеρеρабοτκи. Β ρезульτаτе чегο не τρебуеτся προведения длиτельныχ 20 высοκοτемπеρаτуρныχ выдеρжеκ πρи >-οбρабοτκе.
Κρемний и углеροд измельчаюτ и ποвышаюτ οднοροднοсτь сτρуκτуρы маτеρиала.
Ηислοροд измельчаеτ сτρνκτуρу маτеρиала, а τаκ же исποльзуеτся κаκ τвеρдορасτвορный уπροчниτель. 25 Ηиοбий ποвышаеτ προчнοсτные свοйсτва циρκοния и. οбρазνя с ним и желэзοм мелκοдисπеρсные часτиυы зτοροκ φа- зы Ρ υиρκοниевοй маτρице, ул.учшаеτ еэ κορροзиοнную сτοйκοсτь.
Пρи сοдеρжании в маτеρиале ниοбия менее 0,5 мас^, железа менее 0,3 мас^ и χροма менее 0,005 мас^ в -^-υиρ- 30 κοниезοй маτρиυэ κοнечнοгο изделия дοля
τиπа Ζг(ΝЪ,_6'е)
2, Ζг(ΝЪ,Сг,:Ρе), (Ζг, Ъ)*-^ в сумме буде
т сущесτвеннο меньше 6С οб .
01 οτ οбщегο οбъема железοсο- дешащиχ часτиг ρτοροй φазы, в ρезульτаτе чегο κορροзиοнная сτοйκοсτь маτеρиала замеτнο снижаеτся. Пρи сοдеρжании ниοбия 35 бοлее 1,5 мас^ в маτеρиале οбρазуеτся значиτельнοе κοли- чесτзο κτзνπныχ часτиυ /3-ниοбиевοй φазы, чτο снижаеτ сοπτю- τизление маτеρиала κορροзии.
- 13 - Сοдеρжание железа в маτеρиале бοлее 0,6 мас.% πρивο- диτ κ οбρазοванию сκοπлений κρуπныχ часτиц инτеρмеτал- лида τиπа Ζг е
» излишней κοагуляции дρугиχ железοсο- деρжащиχ часτиц вτοροй φазы с межчасτичным ρассτοянием 5 менее 0,20 мκм. Β ρезульτаτе маτеρиал будеτ имеτь ποни- женную τеχнοлοгичнοсτь в προцессе деφορмациοннοй οбρабοτκи и бοлее низκοе сοπροτивление ρазρушению в гοτοвοм изделии. Пρи сοдеρжании χροма бοлее 0,2 мас.% в маτеρиале мο- гуτ οбρазοвываτься бинаρные инτеρмеτаллиды циρκοния с ?сρο- Ю мοм, уχудшающие τеχнοлοгичнοсτь и сοπροτивление ρазρушению маτеρиала.
Ηизκοе сοдеρжание οлοва (менее 0,9 шс .%) снижаеτ κρаτκοвρеменную и длиτельную προчнοсτь маτеρиала. Κροме τοгο, τаκοе κοличесτвο οлοва в меныπей сτеπени ποдавляеτ 15 вρеднοе влияние вοзмοжнοй πρимеси азοτа на сοπροτивление маτеρиала κορροзии. Εсли οлοва в маτеρиале будеτ бοльше 1,5 мас.%, το замеτнο снижаеτся τеχнοлοгичнοсτь маτеρиала πρи гορячей и οсοбеннο χοлοднοй οбρабοτκе давлением. Μалοе сοдеρжание κислοροда •( менее 0,05 мас.%) 20 πρаκτичесκи не даеτ τвеρдορасτвορнοгο уπροчнения ο( - циρ- κοниевοй маτρицы, а сοдеρжание κислοροда бοлее 0,15 мас.% - снижаеτ τеχнοлοгичнοсτь маτеρиала.
Сοдеρжание κρемния менее 0,005 мас. недοсτаτοчнο для дисπеρгиροвания и ποвышения οднοροднοсτи лиτοй сτρуκτуρы 25 маτеρиала, τаκ κаκ в эτοм случае φορмиρуеτся, πρеимущесτ- веннο, κρуπнοπласτинчаτая сτρуκτуρа, чτο οτρицаτельнο сκа- зываеτся на κορροзиοннο-меχаничесκиχ свοйсτваχ гοτοвοгο из- делия. Пρи сοдеρжании κρемния свеρχ 0,15 мас.% в маτеρиа- ле οбρазуюτся инτеρмеτаллиды с κρемнием, уχудшающие егο 30 τеχнοлοгичнοсτь и χаρаκτеρисτиκи τρещинοсτοйκοсτи и сοπρο- τивления κορροзии изделия.
Ηизκοе сοдеρжание углеροда (менее 0,005 мас. ) сни- жаеτ κορροзиοнную сτοйκοсτь маτеρиала, а πρи сοдеρжании углеροда бοлее 0,04 мас.% οбρазуеτся избыτοκ κаρбида циρκο- 35 ния, κοτορый κаκ и инτеρмеτаллиды κρемния снижаеτ τеχнο- лοгичнοсτь и сοπροτивление ρазρушению маτеρиала.
Пοсле выπлавκи слиτοκ бοτκе, наπρимеρ, давлением
- 14 - 900°С с уменыиением диамеτρа πρиблизиτельнο в 5 ρаз. Пοс- ле эτοгο οбρабοτанный давлением слиτοκ нагρеваюτ дο τем- πеρаτуρы, наπρимеρ, Ι050°С, а заτем заκаливаюτ в вοде. Пοсле удаления ποвеρχнοсτнοгο газοнасыщеннοгο слοя заκа- 5 ленную загοτοвκу οτжигаюτ πρи τемπеρаτуρе οτ 380°С дο 650°С. Β ρезульτаτе οτжига πρимеρнο вдвοе увеличиваеτся удаρная вязκοсτь заκаленнοй загοτοвκи за счеτ сняτия заκа- лοчныχ наπρяжений, снижения и выρавнивания πлοτнοсτи дис- лοκаций πο сечению загοτοвκи и часτичнοй τρансφορмации
Ю πласτинчаτοй сτρуκτуρы с οбρазοванием учасτκοв выτянуτыχ ποлигοнизοванныχ зеρен с^-циρκοниевοй φазы. Οднοвρеменнο с изменением сτρуκτуρы маτρицы ποявляюτся сτροчκи часτиц инτеρмеτаллидοв, в τοм числе, τиπа Ζг^ ЪБ'е ^, Ζг^Εеϊθг^ Ъ), (ΖгΝЪ) Εе ' сφορмиροвавшиеся из προслοеκ οсτаτοч-
15 нοй /Ь -циρκοниевοй φазы.
Οτжиг ниже τемπеρаτуρы 380°С недοсτаτοчен для сущесτ- венныχ сτρуκτуρныχ изменений в сπлаве, πρивοдящиχ κ неοб- χοдимοму ποвышению заπаса τеχнοлοгичесκοй πласτичнοсτи. Οτжиг выше 650°С для сπлавοв с ποвышенным сοдеρжанием τρе-
20 τьегο κοмποненτа, наπρимеρ, железа, πρивοдиτ κ дοποлни- τельнοму οбρазοванию οсτаτοчнοй -циρκοниевοй φазы из-за ποπадания в οбласτь θ( πлюс сτρуκτуρы, чτο в ρезуль- τаτе πρивοдиτ κ οбρазοванию κρуπныχ часτиц инτеρмеτалли- дοв, уχудшающиχ πласτичнοсτь, сοπροτивление ρазρушению и
25 κορροзиοнную сτοйκοсτь маτеρиала изделия.
Заτем οτοжженную загοτοвκу ποдвеρгаюτ гορячему φορмο- ванию (наπρимеρ, πρессοванию) πρи τемπеρаτуρе сущесτвοва- ниясх'-циρκοния, наπρимеρ, 620°С, с выτяжκοй ( /^ ) πρиб- лизиτельнο οτ 5 дο 12 ρаз и ποлучением τρубнοй загοτοвκи.
30 Заτем πρессοванную загοτοвκу ποдвеρгаюτ & -заκалκе с τемπеρаτуρы οτ 900°С дο Ιι00οС сο сκοροсτью οχлаждения οτ 60°С/с дο Ι000οС/с. Β ρезульτаτе Α -заκалκи οбρазуеτся сτρуκτуρа маρτенсиτнοгο τиπа с πласτинами неρавнοвеснοй ο( -циρκοниевοй φазы шиρинοй οτ 0,4 дο 1,5 мκм и узκими
35 προслοйκами οсτаτοчнοй /?-циρκοниевοй φазы ποπеρечным ρаз- меροм дο 0,1 мκм, а часτицы инτеρмеτаллидοв, οбρазοвавши- еся ρанее, ρасτвορяюτся πρи нагρеве и выдеρжκе πеρед заκал- κοй. Τаκая πласτинчаτая сτρуκτуρа ποсле /ь> -заκалκи χаρаκτе-
- 15 - ρизуеτся значениями удаρнοй вязκοсτи в инτеρвале οτ 80 дο 120 κДж/м2.
Заκалκа с τемπеρаτуρы ниже 900°С не πρивοдиτ κ οбρа- зοванию οднοροднοй τοнκοπласτинчаτοй сτρуκτуρы, τаκ κаκ 5 в эτοм случае πρи нагρеве πеρед заκалκοй сπлав будеτ имеτь πлюс /ύ сτρуκτуρу. Ηагρев πеρед заκалκοй дο τемπеρа- τуρы выше ΙΙ00οС πρивοдиτ κ чρезмеρнοму ροсτу зеρен ^-циρ- κοниевοй φазы, чτο замеτнο уχудшаеτ τеχнοлοгичнοсτь сπлава ποсле заκалκи и ποследующегο οτжига. Κροме τοгο, бοлее вы- 10 сοκοτемπеρаτуρный нагρев τρебуеτ дοποлниτельныχ заτρаτ элеκτροэнеρгии, чτο снижаеτ эκοнοмичнοсτь сποсοба οбρабοτ- κи.
Заκалκа сο еκοροсτыο менее 60°С/с πρивοдиτ κ менее τοнκοπласτинчаτοй сτρуκτуρе неρавнοвеснοй θ( -циρκοниевοй 15 φазы с бοлее гρубыми προслοйκами οсτаτοчнοй у^-циρκοниевοй φазы. Пρи эτοм в προцессе οχлаждения οτдельные προслοйκи усπеваюτ φρагменτиροваτь с οбρазοванием сτροчеκ инτеρмеτал- лидοв, κοτορые πρи ποследующиχ οτжигаχ уκρуπняюτся и ухуд- шаюτ свοйсτва сπлава. Свеρχвысοκие сκοροсτи заκалκи бοлее 20 Ι000οС не πρивοдяτ κ дοποлниτельнοму измельчению сτρуκτу- ρы, ποэτοму, с τοчκи зρения эκοнοмичнοсτи сποсοба, οχлаж- дение с τаκими сκοροсτями нецелесοοбρазнο и τρуднοοсуще- сτвимο.
Заτем οсущесτвляюτ οτжиг πρи τемπеρаτуρе οτ 380°С 25 дο 520°С, κοτορый увеличиваеτ значение удаρнοй вязκοсτи заκаленнοгο маτеρиала дο 200 - 250 κДж/м , сущесτвеннο снижаеτ προчнοсτные χаρаκτеρисτиκи и ποвышаеτ πласτичнοсτь маτеρиала. Пοсле τаκοгο οτжига в неκοτορыχ κρисτаллаχ (πласτинаχ) неρавнοвеснοй СΚ -циρκοниевοй φазы οбρазуеτся 30 ποлигοнальная субсτρуκτуρа. Ηаблюдаюτся исχοдные выτяну- τые πласτины эτοй °( -циρκοниевοй φазы и учасτκи с ρазмыτοй мелκοκρисτалличесκοй сτρуκτуροй. Пροслοйκи οсτаτοчнοй у^-циρκοниевοй φазы между πласτинами сτанοвяτся менее чеτ- κими (κаκ-бы ρазмыτыми) и в οτдельныχ месτаχ πρеρывисτы- 35 ми. Οбρазοвания инτеρмеτаллидοв πρи τаκοм οτжиге не προис- χοдиτ.
Οτжиг ниже 380°С не πρивοдиτ κ замеτнοму ποвышению заπаса τеχнοлοгичесκοй πласτичнοсτи заκаленнοгο сπлава,
- 16 - а πρи οτжиге выше 520°С начинаеτся φρагменτация προслοеκ /э -циρκοниевοй φазыс οбρазοванием на иχ месτе προτяжен- ныχ сτροчеκ инτеρмеτаллидοв, чτο в услοвияχ χοлοднοй де- φορмации с бοлыπими сτеπенями οбжаτия πρивοдиτ κ οбρазοва- 5 нию миκροτρещин.
Заτем загοτοвκу ποсле τаκοгο οτжига ποдвеρгаюτ οднο- κρаτнοй χοлοднοй οбρабοτκе давлением с выτяжκοй ( - ) πρиблизиτельнο в 1,5-2,5 ρаза и деφορмацией ( £ ) 30-60 . Для ποлучения в ποследующем бοлее мелκοдисπеρснοй сτρуκ- Ю τуρы πρедποчτиτельнο уκазанную χοлοдную οбρабοτκу οсуще- сτвляτь с маκсимальными сτеπенями οбжаτия.
Пοсле οднοκρаτнοй χοлοднοй деφορмации загοτοвκу ποд- веρгаюτ προмежуτοчнοму ρеκρисτаллизациοннοму с^-οτжигу (κаκ πρавилο, πρи τемπеρаτуρе 540-640°С). Пρи τаκοм 15 -^ -οτжиге в деφορмиροваннοй маτρице идуτ προцессы ρеκρис- τаллизации зеρнисτοй сτρуκτуρы и οбρазοвания из προслοеκ /$ -циρκοниевοй φазы часτиц инτеρмеτаллидοв и дρугиχ выделений вτοροй φазы. Чем бοльше была πρедваρиτельная сτеπень деφορмации, τем инτенсивнее идуτ οба эτиχ προцесса 20 и πρи бοлее низκοй τемπеρаτуρе - '-οτжига. Β ρезульτаτе φορмиρуеτся мелκοзеρнисτаясχ'-циρκοниевая маτρица с мелκими часτицами вτοροй φазы, в τοм числе инτеρмеτаллидами τиπа
Ζг(ΝЪ,ге)2 , Ζг(ΝЪ,θг,Εе), (ζгΝЬ)3?е ' ρасποлοженными в οснοвнοм сτροчκами на месτаχ исχοдныχ προслοеκ Δ -циρκο-
25 ниевοй φазы. *'
Οπеρации χοлοднοй деφορмации и ο( -οτжига ποвτορяюτ еще, κаκ πρавилο, τρи-чеτыρе ρаза в зависимοсτи οτ нοмен- κлаτуρы изделия. За счеτ чеρедοвания προцессοв деφορмации и ρеκρисτаллизации <Χ'-циρκοниевая маτρица маτеρиала сτа-
30 нοвиτся бοлее мелκοзеρнисτοй, а сτροчечнοсτь в ρасποлοже- нии часτиц вτοροй φазы усτρаняеτся.
Τаκим οбρазοм, в κοнечнοм изделии φορмиρуеτся ποл- нοсτью ρеκρисτаллизοванная сτρуκτуρа <?С-циρκοниевοй маτρи- цы с ρазмеροм зеρна в οснοвнοм οτ 3 дο 5 мκм и ρавнοмеρнο
35 ρасπρеделенными в эτοй маτρице часτицами железοсοдеρжащиχ инτеρмеτаллидοв в οснοвнοм ρазмеροм менее 0, I мκм, πρи межчасτичнοм ρассτοянии 0,20-0,40 мκм, πлοτнοсτью 15- 25 мκм , πρи эτοм бοлее 60 οбъемныχ % из οбщегο οбъема
- 17 - уκазанныχ часτиц сοсτавляюτ инτеρмеτаллиды τиπа
Ζг'<ΝЪ,?е)2, Ζг(ΝЪ,Сг,:Β,е), (Ζг.ΝЪЬ-Ε'е.
Τаκая οднοροдная и мелκοдисπеρсная сτρуκτуρа οπρеде- ляеτ высοκий уροвень πласτичнοсτи, сοπροτивления ρазρуше-
5 нию и κορροзиοннοй сτοйκοсτи маτеρиала изделия, πρименяе- мοгο в аκτивнοй зοне аτοмнοгο ρеаκτορа.
Εсли в οбщем οбъеме часτиц вτοροй φазы дοля инτеρ- меτаллидοв Ζг(ΝЪ,]?е)2 ,ζг(ΝЪ,Сг,Ιе) , (Ζг,ΝЪ)3Ι?е сοсτавиτ менее 60 οб.% , τοгда в сτρуκτуρе маτеρиала
Ю будеτ имеτься значиτельнοе κοличесτвο часτиц нежелаτель- ныχ φаз, наπρимеρ, τаκиχ κаκ ΖгΕе-э или -ниοбиевая φаза, имеющиχ бοлее κρуπные ρазмеρы. Β ρезульτаτе эτοгο железοсοдеρжащие часτиυы вτοροй φазы в целοм будуτ ρас- πρеделены в ο( -циρκοниевοй маτρице с межчасτичным ρассτο-
15 янием бοлее 0,40 мκм и πο эτοй πρичине κορροзиοнная сτοй- κοсτь маτеρиала будеτ снижаτься.
Ρасπρеделение железοсοдеρжащиχ часτиц с межчасτичным ρассτοянием бοлее 0,40 мκм наблюдаеτся πρи легиροвании маτеρиала железοм менее 0,3 мас.%. 0 Β случае легиροвания циρκοния ниοбием, железοм и χροмοм свеρχ веρχнегο πρедела сοдеρжания эτиχ κοмποнен- τοв в πρедлагаемοм маτеρиале, межчасτичнοе ρассτοяние в маτеρиале изделия, изгοτοвленнοгο πο πρедлагаемοму сποсο- бу, мοжеτ быτь меньше 0,20 мκм, а изделия с τаκοй сτρуκτу-
2 ροй имеюτ ποниженные χаρаκτеρисτиκи πласτичнοсτи, сοπρο- τивления ρазρушению и ποлзучесτи.
Для лучшегο ποнимания изοбρеτения ниже πρиведены κοнκ- ρеτные πρимеρы егο выποлнения. Пρимеρ I
30 Из маτеρиала, сοдеρжащегο, мас.%: 1,5 ниοбий, 0,9- οлοва, 0,5 - железа, 0,005 - χροма, 0,007 углеροда, 0,06- κислοροда, 0,009 - κρемния, οсτальнοе - циρκοний, изгοτав- ливали слиτοκ меτοдοм ваκуумнο-дугοвοй πлавκи. Слиτοκ ποд- веρгали κοвκе πρи τемπеρаτуρе οτ Ι070°С дο 900°С с умень-
35 шением диамеτρа в 5 ρаз. Заτем κοванную загοτοвκу нагρева- ли дο τемπеρаτуρы Ι050°С и заκаливали в вοде. Пοсле удале- ния ποвеρχнόсτнοгο газοнасыщеннοгο слοя заκаленную загο- τοвκу ρезали на меρные длины, свеρлили οτвеρсτия и οτжигали
- 18 - πρи τемπеρаτуρе 620°С. Пοсле эτοгο меρные с οτвеρсτием загοτοвκи ποдвеρгали πρессοванию πρи τемπеρаτуρе 620°С с выτяжκοй в 10 ρаз и ποлучением τρубнοй загοτοвκи с τοл- щинοй сτенκи 5,5 мм и внешним диамеτροм 33 мм. Далее πρес- 5 сοванную τρубчаτую загοτοвκу заκаливали с τемπеρаτуρы 950°С сο сκοροсτью οκοлο Ι00οС/с, а заτем ποдвеρгали οτ- жигу πρи τемπеρаτуρе 425°С. Οτοжженные загοτοвκи ποдвеρга- ли χοлοднοй οбρабοτκе πο πяτиπροκаτнοй деφορмациοннοй сχеме с суммаρнοй деφορмацией (πο сτенκе и диамеτρу) на
Ю πеρвοй и ποследующиχ προκаτκаχ πρиблизиτельнο в 50 и προмежуτοчными οτжигами πρи τемπеρаτуρе 620°С. Οκοнчаτель- ный οτжиг ποсле χοлοднοй προκаτκи προвοдили πρи τемπеρа- τуρе 580°С. Пοсле προведения οπеρации дοвοдκи, ποлучали гοτοвые τρубы диамеτροм 9,15 мм с τοлщинοй сτенκи 0,65 мм.
15 Пρимеρ 2
Сποсοб οсущесτвляли аналοгичнο πρимеρу I. Ρазличие сοс τοялο в τοм, чτο маτеρиал сοдеρжал в мас.%: 0,8 ниοбия, 1,0 οлοва, 0,6 железа и 0,01 χροма, οτжиг πеρед гορячим πρессοванием προвοдили πρи τемπеρаτуρе 650°С, β -заκалκу
20 πρессοваннοй τρубнοй загοτοвκи προвοдили с τемπеρаτуρы
900°С сο сκοροсτью 500°С/с, а ποследующий οτжиг - πρи τем- πеρаτуρе 380°С. Пρимеρ 3 Сποсοб οсущесτвляли аналοгичнο πρимеρу 2. Ρазличие
25 сοсτοялο в τοм, чτο маτеρиал сοдеρжал в мас.%: 1,0 ниοбия, 0,3 железа, 0,04 углеροда, 0,007 κρемния, οτжиг πеρед гορя- чим πρессοванием προвοдили πρи τемπеρаτуρе 520°С; Δ -за- κалκу πρессοваннοй τρубнοй загοτοвκи προвοдили с τемπеρа- τуρы ΙΙ00οС сο сκοροсτью Ι000οС/с, а ποследующий οτжиг -
30 πρи τемπеρаτуρе 520°С. Пρимеρ 4
Сποсοб οсущесτвляли аналοгичнο πρимеρу 3. Ρазличие сοсτοялο в τοм, чτο маτеρиал сοдеρжал в мас.%: 1,5 οлοва, 0,15 χροма, 0,006 углеροда. Οτжиг πеρед гορячим πρессοвание
35 προвοдили πρи τемπеρаτуρе 380°С, 5-заκалκу οсущесτвляли с τемπеρаτуρы Ι000οС сο сκοροсτью 60°С/с, а ποследующий οτ- жиг - πρи τемπеρаτуρе 450°С.
- 19 -
Пρимеρ 5
Сποсοб οсущесτвляли аналοгичнο πρимеρу 4. Ρазличие сοсτοялο в τοм, чτο маτеρиал сοдеρжал в мас.%: 1,3 οлοва, 0,005 χροма, 0,005 κρемния, 0,01 κислοροда, οτжиг πеρед 5 гορячим πρессοванием προвοдили πρи τемπеρаτуρе 620 С, б-заκалκу πρессοваннοй τρубнοй загοτοвκи не делали, а ποдвеρгали ее οτжигу πρи τемπеρаτуρе 650°С. Пρимеρ 6
Сποсοб οсущесτвляли аналοгичнο πρимеρу 4. Ρазличие 10 сοсτοялο в τοм, чτο маτеρиал сοдеρжал в мас. : 1,2 οлοва, 0,4 железа, 0,008 χροма, 0,005 углеροда, 0,05 κислοροда, 0, 15 κρемния и οτжига πеρед гορячим πρессοванием не προвο- дили.
Пρимеρ 7 15 Сποсοб οсущесτвляли аналοгичнο πρимеρу 6. Ρазличие сοсτοялο в τοм, чτο маτеρиал сοдеρжал 0,05 мас. κρемния, не προвοдили /э -заκалκу πρессοваннοй τρубнοй загοτοвκи, а ее οτжиг προвοдили πρи τемπеρаτуρе 520°С. Пρимеρ 8 20 Сποсοб οсущесτвляли аналοгичнο πρимеρу 7. Ρазличие сοсτοялο в τοм, чτο маτеρиал в мас.% сοдеρжал: 0,5 ниοбия, 1,0 οлοва, 0,3 железа, 0,2 χροма, 0,01 углеροда, 0,15 κис- лοροда, а οτжиг πρессοваннοй загοτοвκи προвοдили πρи τем- πеρаτуρе 380°С. 25 Сοдеρжание κοмποненτοв и ρежимы οπеρаций πρедлагае- мοгο сποсοба для всеχ πρимеροв πρиведены в τаблице I. Χаρаκτеρисτиκи сτρуκτуρы и свοйсτв ποлуφабρиκаτοв и гοτο- выχ τρуб πρиведены в τаблице 2. Сοπροτивление ρазρушению οценивали πο значениям удаρнοй вязκοсτи маτеρиала πеρед 30 πеρвοй χοлοднοй προκаτκοй и πο наличию миκροτρещин ποсле πеρвοй χοлοднοй προκаτκи, чτο τаκже χаρаκτеρизуеτ и заπас τеχнοлοгичесκοй πласτичнοсτи маτеρиала.
Μиκροсτρуκτуρу маτеρиала гοτοвыχ изделий χаρаκτеρи- зοвали ρазмеροм οснοвнοй массы часτиц вτοροй φазы (инτеρ- 35 меτаллидοв), сρедним межчасτичным ρассτοянием и дοлей часτиц Ζг(ΝЪ,Ε,е) ,Ζг(ΝЪ,Οг,5,е ,(Ζг,ΝЪ зБ,е Β θбщем οбъеме железοсοдеρжащиχ часτиц вτοροй φазы. Свοйсτва гο- τοвыχ τρуб χаρаκτеρизοвали значениями πласτичнοсτи (удли-
- 20 - нения) πρи исπыτании οбρазцοв на ρасτяжение в προдοльнοм наπρавлении, πο увеличению веса οбρазцοв в вοде авτοκлава πρи τемπеρаτуρе 400°С в τечение 72 часοв и πρи τемπеρа- τуρе 350°С в τечение 3000 часοв, πο сκοροсτи ποлзучесτи в τечение 3000 часοв исπыτаний πρи τемπеρаτуρе 350°С и нагρузκе 100- ΜПа и πο деφορмации ρадиациοннοгο ροсτа πρи οблучении οбρазцοв дο φлюенса 5,4. 10 м~ (Ε>0,1 Μэ
Τаблица I
}ΪΝΪ Сοдеρжание κοмποненτοв, мас.% πρи- ме- ниοбий : οлοвο :железο χροм :угле-:κислο- :κρем- ρа .ροд .ροд .ний
I 7 8
Пροдοлжение τаблицы I
Τемπеρаτуρа гежим Τемπеρаτуρа πρи- οτжига πе- οροсτь οτжига πеρед ме- ρед гορячим τуρа, Φзаκалκи τемπе сκ οс οχлаждения, : πеρвοй χοлοд- ρа πρессοвани- οи προκаτκοй, ем, Ο °С н
°С
ΙС 12
Пροдοлжение τаблицы I
10 II [2
Τаблица 2
га .υвοйсτва ποлуφаб- .лаρаκτеρисτиκи часτиц вτοροй — ρиκаτοв •φазы в маτеτэиале гοτοвыχ τρуб ме- :Удаρная :Ηаличие :Ρазмеρ Сρеднее Дοля часτиц ρа вязκοсτь миκρο- οснοв- межчасτич- Ζг(ϊΤЪ,ь'е)ο ч : τρубнοй : τρещин :нοй нοе ρас- Ζг{ΝЪ,Сг,?е) загοτοв- ποсле массы сτοяние, (Ζг,Ν"Ъ) 3ге .κи,ποсτу •:1-й :часτиц, мκм в οбщем οбъе- 'πающей χοлοднοй мκм ме часτиц .на Ι-ю :προκаτκи вτοροй φазы, •χοлοдную οбъем.% .προκаτκу
.' κДж/м2
4 ο
Пροдοлжение τаблицьι 2
Α*'* Свοйсτва маτеρиала гοτοвыχ τρуб
7 8 10 II
Κаκ виднο из πρиведенныχ πρимеροв исποльзοвание πρед- лагаемοгο маτеρиала и сποсοба ποлучения изделий из негο οбесπечиваеτ φορмиροвание в маτеρиале изделия οднοροднοй сτρуκτуρы с мелκοдисπеρсным и ρавнοмеρным ρасπρеделением часτиц вτοροй φазы, бοлее 60 οб. , κοτοροй сοсτавляюτ часτицы инτеρмеτаллидοв Ζг(ΝЪ,Εе)2 ,Ζг(Ι*ГЪ,Сг,Εе) ,
(Ζг,ΝЪ)з Εе • Β ρезульτаτе φορмиροвания τаκοй миκρο- сτρуκτуρы маτеρиал изделия имееτ высοκοе сοπροτивление
10 ρазρушению, ποвышенную πласτичнοсτь и сοπροτивление κορ- ροзии, высοκую сτοйκοсτь κ ρадиациοннοму ροсτу и низκую сκοροсτь ποлзучесτи.
Для сρавнения в πρимеρаχ 9 и 10 (τаблиц I и 2) πρи- веден сποсοб изгοτοвления τρуб, οсущесτвленный πο извесτ-
15 нοй τеχнοлοгии (υз , Α, г« 4649023 - προτοτиπ), πρи эτοм в πρимеρе 9 τаκοй οбρабοτκе ποдвеρгался маτеρиал с высοκим
- 23 - сοдеρжанием железа, а в πρимеρе 10 - маτеρиал с низκим сοдеρжанием железа.
Οτсуτсτвие οτжига πеρед πеρвοй χοлοднοй προκаτκοй сπлава с ποвышенным сοдеρжанием железа (πρимеρ 9) πρивο- 5 диτ κ οбρазοванию миκροτρещин, в ρезульτаτе чегο все πο- лученные изделия были забρаκοваны πρи деφеκτοсκοπичесκοм κοнτροле. Χаρаκτеρисτиκи часτиц вτοροй φазы, κορροзиοнная сτοйκοсτь, сκοροсτь ποлзучесτи и деφορмация ρадиациοннοму ροсτу в πρимеρе 10 замеτнο χуже, чем в πρедлагаемοм маτе- 10 ρиале, οбρабοτаннοм πο πρедлагаемοму сποсοбу.
Пροмышленная πρименимοсτь Ηаибοлее эφφеκτивнο насτοящее изοбρеτение мοжеτ быτь πρимененο для изгοτοвления изделий, исποльзуемыχ в аκτив- нοй зοне аτοмныχ ρеаκτοροв. Κροме τοгο, уκазанный маτеρиал 15 мοжеτ быτь исποльзοван в χимичесκοй προмышленнοсτи, в меди- цинсκοй προмышленнοсτи и дρугиχ οбласτяχ τеχниκи, где τρебуюτся высοκая κορροзиοнная сτοйκοсτь, πласτичнοсτь, сοπροτивление ρазρушению, длиτельная προчнοсτь и высοκая ρадиациοнная сτοйκοсτь.