Спосіб термічної обробки двофазних титанових сплавів мартенситного класу

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДВУХФАЗНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА, включающий отжиг в (оС+/Э)-области, нагрев под закалку со скоростью 25-2ОО°С/с до температур в интервале на 50°С ниже и на 150°С выше температуры полиморфного превращения, закалку и старение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочностных свойств и сокращения длительности обработки, старение производят при 650—700 С с нагревом до этой температуры со скоростью 20-100°С/с. 00 1077328 1 Изобретение относится к области и сокращение длительности обработ- • металлургии и может быть использоки. вано при термической обработке изПоставленная цель достигается делий н полуфабрикатов из двухфазтем, что в способе термической обных титановых сплавов. работки двухфазных титановых сплаИзвестен способ термоупрочнения вов мартенситного класса, включаютитановых сплавов, включающий операщем отжиг в (о(.+Р)~области, нагрев ции закалки и старения, обеспечиваюпод закалку со скоростью 25—200^С/с щие образование и распад метаста— до температур в интервале на 50°С билъных фаз, В некоторых случаях t ниже и на 150°С выше температуры o перед закалкой проводят предвариполиморфного превращения, закалку тельный отжиг в (р£+/Ь)-области ["П. и старение, старение производят прн Недостатком известного способа 650-700 С с нагревом до этой темпеявляется то, что одновременно с поратуры со скоростью 20-100°С/с. вышением прочности и старения происФизическая сущность предложенного ходит резкое снижение пластичности, 15 способа термообработки состоит в что не позволяет сформировать в тер— следующем. Закалка после скоростмоупрочненных титановых сплавах выного нагрева до температур, лежащих сокий комплекс механических харакв интервале завершения полиморфнов теристик. го превращения, двухфазных спла20 Наиболее близким к предложенному вах мартенситного класса приводит к способу является способ термической образованию метастабильных фаз, главобработки титановых сплавов, вклюным образом, мартенситного типа. чающий отжиг, скоростной нагрев под Их особенностью в условиях скоростзакалку до температур, лежащих в ного нагрева под закалку является температурном интервале полиморфного 25 высокая дисперсность мартенсита, напревращения (-50 - +150°с) со сколичие достаточно большого количеростью 25-200°С/с, закалку и старества остаточной /3-фазы и, наконец, ние [Т]. Скоростной нагрев под засильная концентрационная неоднородкалку позволяет сформировать в спланость метастабильных фаз. Такая 30 структура имеет пониженную устойвах особое структурное состояние, способствующее равномерному распречивость к распаду, что дает возможделению упрочняющей с£™фазы при станость осуществить распад непосредрении, и тем самым повысить пластичственно в ходе непрерывного скоростность термоупрочненных изделий. Одного нагрева закаленных структур. нако преимущества этого способа 35 Немаловажное значение здесь играет сказываются лишь в том случае, если тот факт, что влияние скорости нагреобработка ведется по режимам перева в пределах до 100°С/с на процесс старивания, обеспечивающим наряду с распада проявляется, главным обраповышенной пластичностью относительзом, в виде смещения его в область но низкий урозень прочности, В то же 40 более высоких температур, практичесвремя достичь высокого сочетания ки без уменьшения полноты распада. свойств путем применения обычных Это позволяет путем правильного температур старения обработкой цо подбора скорости и температуры известному способу не удается. Ненагрева создать условия, при котокоторое увеличение пластичности по 45 рых распад может достаточно полно сравнению со способами» включающими пройти в условиях непрерывного напечную закалку, нивелируется более грева и тем самым заменить длительнизким уровнем прочности. ный процесс Печного старения скоростным , Морфология структуры, образуюСущественным недостатком этого способа является также большая дли- 50 щейся в результате такой обработки, обеспечивает существенное повышение тельность процесса старения, что, в прочности без снижения пластичности свою очередь, не позволяет построить по сравнению с печным старением. весь процесс термоупрочнения по принципу скоростной электротермиПределы скорости нагрева связаны ческой обработки в едином непре55 с тем, что при скорости нагрева выше рывном цикле. 100°С/с имеет место тенденция к уменьЦелью предложенного способа яв- t шению полноты распада, а следовательляется повышение прочностных свойств но, достигаемой степени упрочнения, 4 З1 077328 2. Сплав ВТ23 в горячекатанном а при скоростях нагрева ниже 20°С/с состоянии после обработки по известосновной*распад происхрдит при ному способу (отжиг при 780°С, наменьших температурах недостаточно грев до 1030°С со скоростью 50°С/с, интенсивно и, в силу этого, в ходе непрерывного нагрева не успевает закалка и старение при 550°С, 6 ч) 5 завершиться, т.к. при дальнейшем имел следующие свойства: & в =125— увеличении температуры происходят 140 кГ/мм 2 , с = 6-9%. Г процессы коагуляции и растворения Обработка по предложенному споупрочняющих частиц. Оптимальными собу (отжиг при 780°С, нагрев до, температурами, обеспечивающими дос- 10 1030°С со скоростью 50 с С/с, закалтаточную интенсивность распада мека и скоростной нагрев 100°С/с до тастабильных фаз в сплавах данного 680°С) дала следующие результаты: класса, подвергнутых закалке после 6в=145-152 кГ/мм 2 , сГ-7-9%. скоростного нагрева, является темпеТехнико-экономическая эффективратурный интервал 650-700°С, ность предложенного способа заключается в повышении прочностных свойств при сохранении уровня пласСпособ был опробован на сплавах тических характеристик и сокращении ВТ16 и ВТ23. продолжительности цикла термоупроч1. Горячекатанный сплав ВТ 16 пос- 20 нения сплавов на несколько часов. Важным преимуществом предложенного ле обработки по известному способу способа обработки является и тот (отжиг при 78О°С, нагрев со скорофакт, что становится возможным стью 50°С/с до температуры 850 С, совместить операции закалки и стазакалка в воду и старение при 500 С, рения в едином непрерывном техноло4 ч) имел следующие свойства: & 8 = 25 гическом цикле Скоростной электротерми= 130-140 кГ/мм 2 , (^=4-7%. ческой обработки на одном и том же Обработка по предложенному спооборудовании, используемом в настоясобу (отжиг 780 С, нагрев со скорощее время только для закалки, что стью 50°С/с до температуры 850 С, может найти широкое применение при закалка в воду и скоростной нагрев термоупрочнении проволоки, листово— 100°С/с до 650°С без выдержки) .го материала, различных цилиндричесдает следующие результаты: