Способ обработки заготовок из титановых сплавов

Изобретение относится к металлур"гии, в частности к обработке титановых сплавов, преимущественно двух"Фазных, и может быть использованопри обработке крупногабаритных заготовок, преимущественно слитков дляподготовкиструктуры и последующейдеформации в состоянии сверхпластичВности.Известен способ обработки, вклю Очающий нагрев и деформацию при температуре -области, последующую закалку, нагрев и деформацию при температуре Ю Ф Я-области 1 ,Недостатком этого способа является невозможность получения крупногабаритных заготовок с однородной мелкозернистой структурой по всему сечению вследствие низкой теплопроводности титановых сплавов, 20Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способ обработки, включающий первую деформацию при температуре 3-области, охлаж. 25дение, вторую деформацию при температуре (М ) -области, нагрев, третьюдеформацию при температуре-области 21,Недостатком известного способаявляется то, что обеспечивая получение однородной, мелкозернистой макроструктуры по всему сечению заготов"ки, микроструктура является пластинчатой, что понижает характеристикипластичности, предел выносливости,повышает чувствительность к надрезу,а также делает невозможным последующее деформирование в состоянии сверх"пластичности.40Цель изобретения - повышение пластичности, предела выносливости, атакже получение мелкодисперсной рав"ноостной структуры.1Поставленная цель достигается 45тем, что согласно способу, включающему первую деформацию при температуре-области, охлаждение, вторуюдеформацию при температуре К) -области, нагрев, третью деформацию при 50температуре, превышающей температуру второй деформации и окончательноеохлаждение, первую деформацию прово;дят со степенью деформации 40-603,зторуюдеформацию ведут в направлении 55перпендикулярном направлению первойдеформации со степенью 30-40 Ж притемпературе, соответствующей содержанию 0-Фазы в количестве 60-5 Х,третьЮ деформацию ведут в К 4 ф -области со степенью 30-407. в интервалеот температуры, соответствующей содержаниюЮ -фазы в количестве 15-553,а:окончательное охлаждение проводятсо скоростью 0,01-0,05 град/с,При обработке в 9-области путемоднонаправленного деформирования-зерна вытягиваются в направлениитечения металла, Для того, чтобыбольшинство зерен претерпели такуюдеформацию, ее степень должна составлять 40-607, что связано с неравномерностью реальных процессов обработки металлов давлением. Дальнейшееповышение степени деформации не приводит к заметному повьппению механических свойств и измельчанию микроструктуры, а сопровождается повышением усилия обработки и в ряде сдучаев растрескиванием сплава,Вторая деформация вф 4 Щ -областив перпендикулярном направлении обеспечивает эффективный наклеп М -оторочки, выделившейся по границам 3-зерени поэтому имеющей также преимущественную ориентацию, кроме того,наклепу подвергаются и внутризеренные К-пластины, менее грубые, чем-оторочка, При этом степень деформации должна составлять 30-407. Пределсодержания М -Фазы в 60-753 при этомобусловлен тем, что при более низком содержании наклеп. внутризеренныхМ-пластин оказывается недостаточным,что в конечном счете приводит к наличию пластинчатой Ж -Фазы в структуре заготовки. Превышение содержанияМ-Фазы в сплаве более 757 приводит кснижению пластичности сплава. Принагреве до температур третьей деформации происходит растворение 0 -фазы,которое вследствие предварительногонаклепа и нолигонизации приводит кее фрагментации. Температура третьейдеформации соответствует содержаниюМ-фазы в интервале, нижнее значениекоторого 157., а верхнее значение находится на 203 ниже содержания К-Фазы при второй деформации. Нижнеезначение обусловлено. тем, что принагреве до более высоких температурпоследующее охлаждение приводит квыделению -пластин по границам рекристаллиэованной 3 -фазы, что ухудшает пластические свойства и препятствует протеканию сверхпластическойОкончательное охлаждение проводят .со скоростью 0,01-0,05 град/с, т.е. не превышающей критическую, ниже которой фазовое превращение проходит путем роста чеотицЮ,-фазы, при этом характер структуры ие меляется; она представляет собой смесь частиц о-и 3-фазы округлой Формы, величиной не более 5-7 мкм, что обеспечивает , высокие значения пластичности, предела выносливости и меньшую чувствительность к надрезу по сравнению с пластинчатой структурой. При этом становится возможной последующая обработка в сверхпластичном состоянии, для которой необходимо, чтобы зерна были округлой Формы, величиной не более О мкм,.При охлаждении со скоростью выше 0,05 град/с структура представляет собой смесь Ж-частиц округлой формы 3деформации при последующей обработке. Верхнее значение содержанияЖ-фазы обусловлено тем, что при нагреве от температур второй деформации до температуры третьей деформации превращению должно подвергнуться не менее 203 0 -фазы для обеспечения последующей ее фрагментации. Приэтом величина третьей деформациидолжна быть 30-407 для полученияХ-фазы в виде частиц круглой формы.Повышение величины деформации притретьей и второй деформации более403, как и при первой деформации,не приводит к заметному повышениюмеханических свойств сплава, а спо: собствует повышению усилия деформи. рования и приводит к растрескиваниюзаготовки,1135798 4и частиц ср.-превращенной структурой(с пластинчатой-фазой), что значительно ухудшает характеристики сверхпластической деформации. Охлаждениесо скоростью менее 0,01 град/с приводит к огрублению частицМ -фазы и росту их до 7-8 мкм, что ухудшает характеристики сверхпластичности.П р и м е р, Литые образцы. сплава 1 О ВТЗс температурой полиморфногопревращения 980 С обрабатывают предлагаемым и известным способами. Режимы обработки и свойства полученныхполуфабрикатов приведены в таблице.15 Как видно из данных, представленных в таблице, предлагаемый способпозволяет повысить пластичность ипредел выносливости титановых сплавов по сравнению со сплавами, обра О ботанными известным способом, Крометого, предлагаемый способ позволяетполучать без введения дополнительного количества нагревов крупногабаритные заготовки с мелкозернистой 25 макро-и микроструктурой, пригодныек дальнейшей обработке в состояниисверхпластичности, При этом структура, полученная таким способом, обеспечивает повышение предела выносливости на 5-203, удлинения на 30-503,поперечного сужения на ЗО. КоэфФициент скоростной чувствительностиповышается от 0,25-0,35 до 0,750,8.Тенико-экономическая эффективностьпредлагаемого способа обусловленатем, что он, по сравнению с известнымспособом, обеспечивает возможностьпри последующей штамповке снизитьусилие деформации и приблизить размер поковки к размерам детали.