Спосіб термічної обробки титанових сплавів

Спосіб термічної обробки титанових сплавів, переважно тонкостінних напівфабрикатів, який включає нагрівання до температури, що на 10 20°С перевищує температуру закінчення поліморфного перетворення, витримку та охолодження на повітрі, який відрізняється тим, що титанові сплави витримують в межах від 5 до 90 хвилин, час витримки збільшують зі зростанням ступеня легованості сплаву та визначають рентгенографічно на загартованих зразках-свідках за часом стабілізації фазового складу Винахід відноситься до металургії та металознавства титанових сплавів, а саме, до термообробки переважно тонкостінних напівфабрикатів, наприклад, листових, і може бути використаний для підвищення однорідності складу та структури металу і стабілізації властивостей заготовок у машинобудівній, ракетній, суднобудівній промисловості, тощо Відомий спосіб термічної обробки цирконієвого та титанового сплаву [1] в якому з метою збільшення МІЦНОСТІ сплав нагрівають до температур робласті в присутності інгібітору проти окислення з наступним загартуванням в охолоджуючому середовищі До недоліків способу відноситься не регламентованість температури витримки в р-області, що може привести до значного зростання зерна, крім того, загартування двохфазних титанових сплавів від температури р-області може викликати формування крупноголчастого мартенситу та зниження кінцевих властивостей ної в'язкості ДО недоліків цього способу відноситься технічна складність, багатоопераційність, досить великий загальний час перебування сплаву при високій температурі, що може викликати суттєве газонасичення, та знизити позитивний ефект даного способу, особливо для тонкостінних напівфабрикатів Найбільш близьким по технічній суті до способу, що заявляється, є спосіб термічної обробки титанових сплавів [3], переважно листових заготовок, із сплавів системи Ti-AI-V, в якому нагрів ведуть до температури на 10 - 20°С вище за температуру закінчення поліморфного перетворення, витримують 1 0 - 2 0 хвилин, охолоджують на повіт Відомий спосіб термічної обробки титанових сплавів з пластинчатою структурою [2], який складається з загартування від температури на 10 50°С вище за температуру закінчення поліморфного перетворення, та термоциклічної обробки з нагрівом зі швидкістю 1 - 100°С до температури на 10 - 40°С та охолодженням на 100 - 300°С нижче за температуру закінчення поліморфного перетворення, витримки при кожній температурі 5 - 1 2 0 хвилин Підвищення однорідності складу та структури забезпечило зростання пластичності та удар Рі Цей спосіб запропоновано для відносно малолегованих сплавів та напівфабрикатів малої товщини, переважно листів В цьому випадку при термообробці за вказаними режимами процеси усунення текстури, мікронапружень, подрібнення зерна, підвищення однорідності складу та структури встигають розвинутися та завершитися Для більш легованих сплавів при зазначеному часі витримки формування металу, однорідного за ХІМІЧНИМ складом, фазовим складом та структурою не досягається В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу термічної обробки титанових сплавів шляхом оптимізацм часу витримки сплавів різного ступеню легованості, що забезпечує підвищення однорідності структури, розподілу легуючих елементів, усунення текстури, різнозернистос (О о со ю ті, подрібнення зерна та, в кінцевому результаті, стабілізацію механічних властивостей Проходження структурних і фазових перетворень та пов'язаних з ними дифузійних процесів у більш легованих сплавах з великою КІЛЬКІСТЮ легуючих елементів потребує збільшення часу витримки, проте слід оптимізувати його так, щоб уникнути збиральної рекристалізації та мінімізувати негативний вплив газонасичення, яке також залежить від складу та КІЛЬКОСТІ легуючих елементів У способі, що пропонується, заготовки з титанових сплавів витримують в межах 5 - 90 хвилин, час витримки збільшують зі зростанням ступеню легованості сплаву Для кожного сплаву час витримки визначають рентгенографічно на загартованих зразкахсвідках за часом стабілізації фазового складу 53076 Аналізують характеристики інтерференційних ЛІНІЙ, розташованих в інтервалі кутів 26 = 32 - 38 град, 26 = 52 - бОград Приклад 1 Зразки сплаву ВТ6С (Ti-5AI-4V, S легуючих елементів 9%), вирізані з листу товщиною 10мм, нагрівали до температури 940°С (температура завершення поліморфного перетворення для цього сплаву - 930°С), витримували та охолоджували на повітрі Час витримки оптимізували за результатами рентгенографічного аналізу загартованих зразків, він склав 10 хвилин Дані механічних випробувань після термообробки за оптимальним режимом та, для порівняння, після витримки протягом іншого часу наведені у таблиці 1 Таблиця 1 Режим термічної обробки Вихідний Т/о за прототипом 940°С, 5хв 940°С, 10хв 940°С, ЗОхв 940°С, Зхв 940°С, ЮОхв Механічні властивості 5, % Д5, % Да в , МПа 45 7,8-11,4 3,6 40 12-14 2,0 15 11,0-12,6 1,6 15 11,0-12,4 1,4 20 11,0-12,6 1,6 60 11,0-12,8 1,8 110 8,0-14,0 6,0 ств, МПа 906 - 957 870-910 870 - 885 870 - 885 870 - 890 870 - 930 850 - 960 Приклад 2 Зразки сплаву ВТ23 (Ti-6AI-4,4V-2Mo-0,9Fe1,1Сг, Елегуючих елементів 14,4%), вирізані з великогабаритної штамповки нагрівали до температури 950°С, (температура завершення поліморфного перетворення для цього сплаву - 930°С), витримували та охолоджували на повітрі Час ви ¥, % 24,4 - 35,3 37,0 - 42,0 34,2 - 37,5 36,0 - 37,5 34,0 - 37,5 34,0 - 38,0 21,0-29,0 Д^, % 10,9 5 3,3 2,5 3,5 4,0 8,0 тримки оптимізували за результатами рентгенографічного аналізу загартованих зразків, він склав 60 хвилин Дані механічних випробувань після термообробки за оптимальним режимом та для порівняння після витримки протягом іншого часу наведені у таблиці 2 Таблиця 2 Режим термічної обробки Вихідний Т/о за прототипом 950°С,5хв 950°С,60хв 950°С,90хв 950°С, Зхв 950°С, ЮОхв ств, МПа 1060-1140 1110-1240 1140-1230 1230-1260 1100-1195 1090-1250 1080-1200 Да в , МПа 80 130 90 ЗО 95 140 120 Запропонований спосіб забезпечує підвищення однорідності структури, розподілу легуючих елементів, усунення текстури, різнозернистості, подрібнення зерна та, в кінцевому результаті, стабілізацію механічних властивостей ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ 1 Заявка Японії 54-74216, МКВ C22F1/18 / Кобе Сеікосе Термічна обробка цирконієвого та титанового сплаву//Опубл 14 06 1979 Механічні властивості 5, % Д5, % 11,0-17,5 6,5 8,0-12,8 4,8 8,4-12,0 3,6 8,8-11,2 2,4 6,0-10,0 4,0 6,0-12,0 6,0 6,0-8,9 2,9 ¥, % 45,0 - 55,0 42,0 - 49,0 40,0 - 48,0 44,0 - 48,0 40,0 - 45,0 40,0 - 48,0 32,0 - 44,0 ДЧ^, % 10,0 9,0 8,0 4,0 5,0 8,0 12,0 2 А С СССР 1014974, МКИ C22F1/18 / Кайбышев О А , Лутфуллин Р Я , Салищев Г А и др Способ обработки титановых салавов с пластинчатой структурой //Опубл 20 04 1983 3 а с СССР 1544528, МКИ C22F1/18/ Шаповалова О М , Сусленкова С В , Маркова И А и др Способ термической обработки титановых сплавов// Опубл 23 02 1990 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24