Способ обработки титановых сплавов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 22 Р 1/18 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ НИЯ 1,;0 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕП(56) 1. Авторское свидетельство СССР 11 677548, кл. С 22 Г 1/18, 19772. Авторское свидетельство СССР 8 ф 725498, кл. С 22 Г 1/18, 1978, (54)(57) 1. СПОСОБ ОЪРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, включающий пластическую деформацию в -области со степенью 40-800, охлаждение, нагрев до температуры на 20-60 С ниже температуры полиморфного превращения, повторную пластическую деформацию, охлаждение, нагрев, оконцательную пластическую деформацию со степенью 20-903, охлаждение с температуры деФормации со скоростью 0,02-0,4 град/с нагрев и последующее старение при температуре на 300-500 оС ниже температуры полиморфного превращения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения прочности малоцикповой усталости и повышения коэффициента использования спла вов, пластицескую деформацию в ф-области прдводят при температуре ЛО 1019007 на 20-180 оС выше темепературы полиморфного превращения со скоростью деформирования 30-60,мм/с, нагрев до температуры повторной пластическойдеформации осуществляют со скоростью0,12-2,0. град/с, повторную пластическую деформацию проводят со скоростью деформирования 5-40 мм/с, охлаждение проводят со скоростью 2-7град/с, окончательную пластицескуюдеформацию осуществляют в интервалетемператур от 300 С ниже до 100 Свыше температуры полиморфного превра"щения со скоростью даформированио0,01-4 град/с, причем нагрев до температуры окончательной деформациипроводят со скоростью 0,25-1,5 град/с,после охлаждения нагревают со скоростью 0,05-18 град/с до температурына 20-300 С ниже температуры полиморфного превращения, охлаждают соскоростью 6-50 град/с, нагрев дотемпературы старения проводят со ско.ростью 0,01-0,09 град/с, а охлаждение с температуры старения проводятсо скоростью 0,1-0,4 град/с,2. Способ по и, 1, о т л и ц а ющ и й с я тем, что повторную пластическую деформацию проводят со степенью 30-70.1013Изобретение относится к цветнойметаллургии, в частности к термомеханической обработке титановых сплавов.Известен способ обработки титановых сплавсв, заключающийся в нагре,ове со скоростью 60-70 С/мин до(с +20)+( +300) С (с - температураполиморфного превращения)деформациичОпри скорости деформирования700-800 см/с, охлаждения со скоростью 30-220 С/мин; нагреве со скоростью 60-70 С/мин до (с -20)+(-150)С, деФормации чОпри скорости 700-800 см/с, охлаждении со скоростью 20-200 С/мин, нагреве до 450600 С, выдержке 2-10 ч 11 1.Недостаток этого способа заключается в том, что полученные изделияобладают низкой прочностью и низкимизначениями малоцикловой уст алости.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ обработки, включающий деформацию 60-80 т;,;со скоростью деформирования 700800 /с при Й+200) - оп+350)Снагрев со скоростью 0,02-0,1 г/с до(сп +80 ) С, деформацию со скоростью700-800 см/с, охлаждение со скоростьюю 0,1-0,5"С/с; нагрев со скоростью0,05-0,2 С/с до (й,-20)+(1:и) С,деформацию чО(У=700-800 см/с)охлаждение со скоростью 0,5-5 С/с;гнагрев со скоростью 0,1-0,5 С/с до370-520 С выдержку чч, охлаждеФ40ние 0,5-0,9 вС/с ( 2 .Однако известный способ, включающий деформацию .с высокими скоростями и пониженную скорость охлаждения на последнем высокотемпературном режиме обработки, предшествующем старению, дает пониженную проц"ность и низкий уровень малоцикловойусталости, а также низкий коэффициент использования металла (КИМ).Целью изобретения является повышение прочности малоцикловой усталости и повышение коэффициента использования металла,Поставленная цель достигаетсяГтем, что согласно способу, включающему пластическую деформацию в-области со степенью ч 0-80, охлаждение, нагрев до температуры оо 2на 20-оО С ниже температуры полиморг бфносо превращения, повторную пластическую деформацию охлаждение, нагрев, окончательную пластическую де,Формацию со степенью 20-904, охлаждение с температуры деформации соскоростью 0,02-0,1 град/с,нагреви последующее старение при температуре на 300-500 С ниже температурыполиморфного превращения, пластическую деформацию в р -области проводятпри температуре на 20-180 С выше температуры полиморфного превращения сос.коростью деформирования 30-60 мм/снагрев до температуры повторной пластической деформации о:уществляют ссскоростью 0,12-2,0 град/с, повторнуюпластическую деформацию проводят ссскоростью деформирования 5-ч 0 мм/с,охлаждение проводят со с.коростью2-7 град/с, окончательную пластическую деформацию осуществляют в интервале температур от 300 С ниже до 100 Свыше температуры полиморйного превращения со скоростью деформиоования0,01- град/с, причем нагрев до температуры окончательной деформациипроводят со скоростью 0,25-5 град/с,после охлаждения нагревают со скоростью 0,05-18 град/с до темпеэатуры на 20-300 С ниже температуры полиморфного превращения, охлаждают соскоростью 6-50 град/с, нагрев дотемпературы старения проводят соскоростью 0,01-0,09 град/с, а охлаждение с температурь 1 старения проводятсо скоростью 0.1-0,ч град/с,Причем повторную пластичес.ую деФормацию проводят со степенью 3070,В процессе первой деформации напрессах с гониженной скорсст ью происходит одновременное дефсрмирование,отсутствуют зоны 4 Ьнтенсивногоразогрева при более низкой температуре (с +20 )-(с +180 С ) деформирования,При повторной пластической деформации с еще меньшими скоростями деформирование на прессах в двухФазной области при (:и)(еСсоздается мелкозернистая однородная структура при деформировании состепенями 30-70/фиксируемая повышенной скоростью охлаждения,При окончательной пластическойдеформации металла с исходной мелкозернистой структурой в условиях сверхпластичности при минимальных скоро19007 4ницеские свойства полуфабрикатовсплава ВТ 19 приведены в таблице,Для получения сравнительных данных,параллельно проводилась обработкаоднотипных деталей из сплава ВТ 19,изготовленных по известному способу.Как видно из таблицы, использование предлагаемого способа обработки титановых сплавов обеспечивает 10 повышение КИИ в 4 раза, увеличение.числа циклов до разрушения в 4-5 рази прочности на 303. Это позволяет повысить качество изготавливаемых полуфабрикатов и изделий из титановыхсплавов и уменьшить расход титановых сплавов.Технико-зкономическая эффективность изобретения заключается в экономии металла за счет повышения коэффициента использования металла,повышении прочности и при циклическойусталости, что позволяет повыситьнадежность изделий и снизить их вес. Ремни обработСпособобработНеханическые свойства 1 Предлагаеиьй 0 2 150 10 й Нагрев до с +20 С, деформация 40 при Ч деф,30 им/с,охлаждение; нагрев со скоростью 012 С/с до с -20, дефориация 304 при Ч деф, 5 им/с охлаждение со скоростью 2 еС/с; нагрев со скоростью 0,25 еС/с до (сп) С, дефориация 20 пр Ч деф, 0,01 ми/с, охлаждение со скоростью 002 С/с: нагрев со скоростью 0,05 С/с до т -20охлаждение со скоростья 6 С/с, нагрев со скоростья 0,01 С/с до (с,-300)оС, выдержка охлаждение со скоростью 0,1 оС/с,Нагрев до ( +180) С, деформа" ция 80 при У деф. 60 мм/с, ох лаждение; нагрев со скоростью ,2,0 оС/с до (сп) С, деформация 203 при Ч деф, 40 охлаждение со скоростью 2 С/с; нагрев со скоростью 1,5 еС/с до (с +100) С, деформация со степенью 30 при Ч деф, 4 им/с, охлаждение при скорости 0,4 оС/с нагрев со скоростью 8 С/с до (с) С, охлаждение со скоростью 50 С/с; нагрев со скоростью 0,09 С/с до (С)С, вьдержка, охлаждение со скоростью 0,4 С/с 0,9 160 8 50 2 Предлагаемый120000 0,85 152 9 52 Нагрев до (с +100) С, деформация 60 при Ч. деф, 500 ми/с, охлаждение нагрев при скорости1,0 оС/с до (с) С, деформация 50 при Ч деф, 25 мм/с, охлажде 3 Предлагаемй92000 3 1 О стях (0,014 мм/с) изотермицеского деформирования в диапазоне температур (Сп)+(С+100) С создается высокой однородности мелкозернистая структура и обеспечивается точное формообразование детали точно по профилю штампового инструмента с высоким коэффициентом использования металла.Нагрев до температуры закалки-20 )+(С 400 )о С и охлаждение с повышенной скоростью обеспечивают фиксации большого количества мета- стабильных фаз и интенсивное упрочнение при последней стадии термообработки.Способ опробован при промышленном производстве штамповок из сплава ВТ 19, Температура полиморфного превращения 780 С.Конкретные технологические режимы осуществления предложенного слособа и полученные при этом меха 4а 1 е веьт .9 . Чиспо Циклое ПР кгс/ею Ф 4 6 а 68 кгс/мм10190 С 17 6Продолжение таблицы еВщ яНЯ Ю Неханииескив .свриствацаЧисло циклов при 2,кгс/им Ф аеиьние со скоростью 5 С/с; нагрев при сорос 1,0 С/с до (т.п) С, деформация 70 при Ч деф,- 2 мм/с охлаждение при скорости 0,2 С/с, нагрев со скоростью 1 ОоС/с доа(сп) С,охлаьдение со скоростью 25 фС/с; нагрев со скоростью 0,05 оС/с до (ср)С, выдержка, охлаждение со скоростью 0,3 оС/с. Нагрев до (оп+200)+(с+350) С, деформация 60-801 при Ч . деф, 700-800 см/с, охлаждение; нагрев со скоростью 0,02-0,1 С/с до (тп) +(Сп)С,деформация 1 О -30 при Ч деф,щ 700 -800 см/с, охлаждение со скоростью 0,1-1 С/с; нагрев со скоростью 0,02-0,1 оС/с до (с+20) +(С 30) С; деформация с Ч деФ.700-800 см/с, охлаждение со скоростью 0,1-0,5 С/с; нагревсо скоростью 0,05-0,2 ОС/с до(тп)+(Сп)С, дефоРмациЯ40-60 Ъ при. Ч деф. 700-800 см/с, охлаждение 0,5-5 оС/с, нагрев 0,1-0,5 оС/с, охлаждение со скоростью 0,5"0,9 С/с 4 Известныд 0,180,20 Составитель А, ЗенцовТехред С,Мигунова Корректор С. Шекмар Редактор О. Полоека филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Заказ 36)10/22 Тираж 62/ ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам, изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауыская наб., д, 4/5