Ковка урана

 Ковку урана производят преимущественно в a-фазе при температурах 638—538° С. В B-фазе металл имеет низкую пластичность, а в y-фазе при температурах выше 769° С ковка сильно затрудняется, вследствие размягчения металла, и длинные поковки изгибаются под собственным весом.

Нагрев урана до ковочных температур производят в электропечах, индукционных установках, а также в свинцовых и солевых ваннах. Предпочитают нагревать а-уран в солевых ваннах хлористых смесей BaCl, КС1, NaCl в следующих соотношениях указанных солей 3:2: 1. Точка плавления такой смеси 527° С.

Во избежание превращения а -B необходимо, чтобы температура ванны была ниже 662° С. Целесообразность нагрева в солевых ваннах состоит в сохранении солевой пленки на металле, которая при ковке защищает его от окисления и служит смазкой. Для представления о длительности нагрева укажем, что слиток диаметром 450 мм и длиной 450 мм до температуры 635° С нагревают в течение 3 часов. Кованые полуфабрикаты нагревают до температуры 510—538° С в течение 1,5 часа, а заготовку сечением 127 X 178 мм — в течение 45 мин. Как и при нагреве других металлов, длительность и температуру нагрева урана снижают с уменьшением сечения слитка.

Разрабатывая режимы нагрева и обработки, надо учитывать, что у а-урана интенсивная собирательная рекристаллизация протекает при температурах 625—650° С, а критические степени деформации а-урана находятся в зоне до 5%.

Ковку производят на гидравлических быстроходных прессах, а также на молотах. Предпочтение следует отдать гидравлическому прессу, поскольку при ковке на молоте происходит сильное дробление окиси урана с образованием урановой пыли, вредной для организма.

В интервале ковочных температур удельное, усилие осадки колеблется в пределах 7— 10 кг/мм². Зависимость удельного усилия осадки от температуры показана на рисунке. Резкое изменение хода кривых при температуре около 660° С соответствует аллотропическому превращению.

При расчете усилий деформирования учитывают, что увеличение содержания углерода от 0,01 до 0,2% повышает предел прочности и предел текучести на 40—45%. При прессовании а-урана с обжатием 70% при температуре 600° С изменение содержания углерода от 0,09 до 0,24% требует повышения усилия прессования на 60%.

Во время ковки слитка весом (массой) около 1000 кг абсолютная величина обжатия при вытяжке составляла около 20 мм, а подача 180—255 мм. Уковку при обработке такого слитка рекомендуется давать около 4.

Заготовки для прессования куют на круг. В начале получают заготовку квадратного сечения, затем кантуют ее на 45° и далее на 22,5.

На гидравлическом прессе усилием 750 т (7350 кн) с одного нагрева производят вытяжку с круга диаметром 254 мм на круг диаметром 178 мм.

На ротационно-ковочных машинах обрабатывают литые, прессованные и предварительно кованые заготовки.

Ковку можно вести вхолодную и при повышенных температурах с обжатиями за проход 10—25%. В случае ковки при температуре 500—600° С целесообразно заготовку покрывать графитовой смазкой, снижающей окисление. Ковкой на ротационных машинах можно достигать суммарных обжатий 55—65% и более.

Имеется опыт ковки на молоте и прессе сплавов урана в у-фазе, содержащих 3—6 и 10% ниобия. Слитки нагревали в хлористых солевых ваннах. Сплав с 3—6% Nb ковали при температурах 780—850° С на молоте с величинами абсолютной  деформации за удар 3,8—4,8 мм.

Слитки диаметром 63,5 мм, длиной 254 мм, весом (массой) 20 кг из сплава, содержащего 10% Nb, после нагрева до 1093° С в течение 30 мин ковали на гидравлическом прессе с величиной абсолютной деформации за один ход пресса до 6,35 мм при подаче до 25 мм. Урановый сплав с 10% Nb подвергали прессованию при температурах 870—927° и 982° С. Из слитков диаметром 76 мм изготовляли круглые прутки с вытяжкой 11,6. Прутки прямоугольного сечения с вытяжкой 20 прессовали из слитков диаметром 150 мм и длиной 300 мм при температуре 899° С.

Затрудняет обработку давлением урана и наличие трех аллотропических модификаций, у которых различные прочностные и пластические свойства.

Пыль, образующаяся от дробления окисной пленки на поверхности обрабатываемых урановых заготовок, является весьма токсичной. Поэтому ковка урана требует специальных установленных правил техники безопасности.