Способ обработки титановых сплавов с пластинчатой структурой

. БО 1014974 СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК рС 22 Г 1/18 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 3264066/22-,02 .(54) 57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ(46) 30,04,83, Бюл, И 16 . включающий термоциклическую обработку(72) О. А. КайЬышев, Р. Я., Лутфул- в (о + Р) области, закалку и старение,лин, Г, А. Салищев и Г, Н. Султано- о т л и ч а ю щ и й с я тем, то; сва целью повышения пластичности и удар(71) Уфимский авиационный институт ной вязкости, закалку проводят передим. Орджоникидзе термоциклической обработкой с темпе-.53) 621.785.79 (088.8) ратуры на 10-50 фС выше температуры(56) 1,. Авторское свидетельствр СССР " полного полиморфного превращения, аЮ 526676, кл. С 22 Р 1/18, 1974, . термоциклическую обраЬотку осуществ 2, АнуФриев В. П Богачев И,Н., ляют путем нагрева со скоростьюВекслер Ю, Г. Влияние термоциклирова-100 град/с до температуры на 10 ония на изменение свойств титановых 40 С и охлаждение до температуры на4осплавов. Известия ВУЗоа, "Цветная 100-300 С ниже температуры полногометаллургия", 1980, М 2, с. 119- 116, полиморфного превращения, причем при3. Титан, Металловедение и техно" каждой температуре термоциклическойлогия.- Труды третьей международной . обработки проводят выдержку 5-120 мин,конференции по титану. Т. Ш. М С:ВИЛС, 1978, с, 253-262.ФФ10149Изобретение относится к металлургии .и может быть использовано в технологии изготовления изделий. из титановых сплавов с пластинчатой структурой, в частности сварных деталей,.:с целью устранения хрупкого разрушения сплава,Известен способ обработки титановых сплавов, включающий многократно;повторяющиеся операции нагрева и вы 10держки в ц -области, а также охлаждения до 0-500 С1 1.Однако применение указанного способа для обработки мало- и среднелегированных титановых сплавов приводит к резкому падению их пластичности вследствие значительного роста-зерна при нагревах и выдержках в 5 -области,Известенхтакже способ обработки 20титановых сплавов с пластинчатойструктурой, включающий многократноповторяющиеся операции нагрева сплава до температур в верхней части(а(,+ /Ъ) области и закалки сплава в 25воде 2 1,К недостатку этого способа следует отнести снижение пластичностидо 0 при обработке сплава вследствиевозникновения существенных термиче"ских напряжений, приводящих к зарождению и росту микротрещин,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту является способ термической обработки сплава Т -6 А 1- 4 Ч35.превращения составляет 980 оС) спластинчатой структурой, включающийтермоциклирование путем многократного (1-50 раз) нагрева сплава до000 9000 (верхняя часть Ы + робласти) и охлаждения до 18 С со скоро-,.стью, не превышающей охлаждения,на воздухе , с последующими нагревом и закалкой с температуры 940 С, а такжезаключитепьным старением по стандартному режиму3 1.Основными недостатками указанногоспособа являются низкие характеристики пластичности и ударной вязкостисплава после его обработки,Цель изобретения - повышение пластичности и ударной вязкости,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу обработки 5титановых, сплавов, включающему термоциклическую обработку вЫ.+ Р )области, закалку и старение, закалку 74 2проводят перед термоциклической обработкой с температуры на 10-50 ОС выше температуры полного полиморфного превращения сплава,а термоциклическую обработку осуществляют путем нагрева со скоростью 1-100 град/с до температуры 10-40 С и охлаждения до температу;оры на 100-300 С ниже температуры полиморфного превращения с выдержкой при указанных температурах 5 120 мин.Закалка титанового сплава с пластинчатой структурой с температуры на 10-50 С выше его полного полиморфоного превращения (из р-области ) резко повышает плотность дислокаций и 1 других дефектов кристаллической решетки сплава.Указанное обстоятельство объясняется возникновением значительных термических напряжений в процессе образования мартенситной структуры вследствие значительной анизотропии коэффициента линейного теплового расширения существующих в сплаве фаз при охлаждении, Ограничение максимальной температуры нагрева под закалку вызывается необходимостью получения как можно более дисперсного мартенсита, При нагреве закаленного сплава до температур на 1 ОС ниже полного полиморфного сплава (на этапе первого цикла термоциклирования) происходит распад мартенсита с образованием относительно (в сравнении с исходной пластинчатой структурой) дисперсных пЛастин с-фазы, наследующих дефектную структуру мартенсита, выраженную во множественном двойниковании. К-пластин. Наличие двойниковых границ и субграниц, разделяющих пластину-кристалл о-фазы на ряд более мелких объемов, позволяет в процессе термоциклирования трансформировать пластинчатуюструктуру сплава в глобулярную путем сфероидизации субзерен с формированием новых о-зерен в бывшей о-пластине . Возможность осуществления преобразования пластинчатой структуры в глобулярную определяется подготовкой пластинчатой структуры к дробление путем предварительной закалки (температура нагрева под закалку равна 10-50 С вью ше температуры полного полиморфногопревращения) и 5-20-кратным термоциклированием путем нагрева сплаваосо скоростью 1-100 С/с до,темперапп Механические свойства Способ Режим обработкиобработкид ФкгсМФ"ь- =120 мин 485,6 109 Т к 1010 СТ =975 СТ =,890 оСЙЧн =100 С/сС =5 мин То же 110 3 1014974. 4,туры на 10-40 ОС и охлаждения ско-: 20 фС/с, причем часть заготовок .нагрость охлаждения 5 С/с до темпе- ревают до 1010 С, остальные загоратур на 100-300 оС ниже полиорФ- товки нагревают до 1050 фС. При досного превращения. Термоциклирование тижении укаэанных температур загов интервале уквзаНных температур.товки немедленно "закаливают охлаждес выдержками при верхних и нижних нием в воде. Закаленные заготовкитемпературах цикла от 5 до 120 мин . подвергают 5-20-кратному термоцикобеспечивает дробление.пластинчатой лированию по следующему режиму-цик-.структуры, одновременно вызывая актив- луное протекание в сплаве диФФузионных 11 печной или индукционный нагревпроцессов, что позволяет существен- заготовки со скоростью 1-100 оС/сно снизить неоднородность хииическо- до 975+15 С и выдержка при этой темго и Фазового состава сплава по все- пературе 5-120 мин;му обьему,залечить возникшие при за- охлаждение заготовок на воз.калке субмикротрещины, Однород духе (скорость охлаждения 5 ОС/с)ностьхимического и Фазового соста- до температуры: а) 70+10 фС; б)890ва в совокупности с мелкозернистой "+10 С; выдержка заготовок при 710+глобулярной структурой дает эФФект 10 оС и 890+10 С в течение 5-120 минсущественного повышения пластично-печной или индукционный нагрев засти и ударной вязкости сплава при 20 готовки со скоростью 1-100 С/с дообеспечении сравнительно высоких 975 ф 15 С и выдержка при этой темпепрочностных свойств, ратуре 5-120 мин,1П р и м е р. Цилиндрические за- После завершения 5-20-кратногоготовки ф 18 мм и длиной 80 мм из ти- .термоциклирования заготовки охлажда.танового сплава ВТ 9 с пластинчатой 2 ют на воздухе до комнатной темпера-,структурой, температура полного поли- . : туры. Заключительной операцивй обморфного превращения которого сос- работки является старение загототавляет 1000 оС; обмазывают сте 1 во-. вок по стандартному режиму присмазкой ЭВТдля защиты от окис- . .530 С в течение Ь ч,ления и затем каждую заготовку наг- М Результаты механиЧеских испытаревают в индукторе со скоростью .ний сведены в таблицу.1014974 бПродолжение таблицы Механические свойства 1 1. 1 Способобработки Режим обработки 6у.н сЗ 4 Предлагае- ый 12 110 4,8 40 6, Предлагаемый Т =1050 СТ =7100 С1Ч =1 С/с. 113ФФ 109 7 То же Анализ результата .из таблицы показывает, что предлагаемый способпозволяет повысить пластичность сплава ВТ 9 с исходной пластинча- фе той структурой. Так, относительно удлинение ф возрастает на 37-1804,относительное сужение (У ) - на128-380, ударная вязкость (сн) - на53-154, при этом предел прочности И (бу) сохраняется на высоком уровне.Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа обработТ п 1050 СТ =975 СТ- =710 ОСЙЧ - . - .1 С/с,а; =5 минН =20-975 С1Т- =7.10 СйЧ =100 ОС/сС =120 мин т =1050 СзсйТ 975 СТ.-;-890 СЙЧ =1 С/снфС =120 минй =5 ки титановых сплавов с пластинчатои структурой обеспечивается следующими преимуществами:получением высокой пластичности при сохранении прочности в сплавах с исходной пластинчатой структурой за счет преобразования структуры в однородную мелкозернистую,глобулярную,переводом сплава в равновесное структурно-однородное состояние, отсутствием в сплаве остаточных внутренних напряжений и субмикротрещин:эа счет активного протекания процес- простотой и технологичностью,,вов диффузии при термоциклировании воэможностью автоматизации процессав относительно. узком интервале вц- вследствие однотипности и повторяе,соких температур; . мости операции,еСоставитель д.ВнцовРедактор П,йакаревич Техред С.Мигунова Корректор А, ДзяткоЗаказ 31 М/25 Тираж 627 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений в открытий И 3035, Иосква, Ж. Раушская наб., д. М 5 В Ф т е е е е филиал ППП, "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4