Способ обработки двухфазных титановых сплавов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик пп 956610(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 0411,80 (21) 3001329/22-02с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 07.0932. Бюллетень Мо 33 151 М, Кп.з С 22 Г 1/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07;0982. с 1 1 уфимский авиационный институт им,Ордээникидзе 1Ф(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДВУХФАЗНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ Изобретение относится к металлур. гии и может быть использовано на предприятиях авиационной промышленности при изготовлении лопаток и дисков реактивного двигателя.Известен способ обработки двухфазных титановых сплавов, включающий нагрев, горячую деформацию сплава в (с + 9 ) - области, охлаждение и старение 1.Недостатками способа обработки двухфазных титановых сплавов является необходимость осуществления больших степеней деформации, а также получение пониженных значений пластичности и ударной вязкости при использовании исходных заготовок с крупнозернистой пластинчатой микроструктурой, соответствующей 7-9 типам по шкале ВИАМ.Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки титановых сплавов.с крупнозернистой пластинчатой структурой, включающий нагрев сплава до температур р -области, охлаждение, нагрев и иэотермическую .деформацию сплава в ( Ы +)-области с последующим охлаждением и термообработкой. Например,по известному способу заготовки из сплава ВТ 9 нагревают до 1030 оС, послчего охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Затем заготовкинагревают до 950 оС и осуществляютдеформацию со скоростью 1 10 зс настепень 10-75. После окончаниядеформации заготовки охлаждают докомнатной температуры и подвергаюттермической обработке 950 оС ф - 10 1 ч, 530 оС бчОднако при обработке сплава скрупнозернистой пластинчатой структурой пластичность и ударная вязкость сплава оказываются ниже тре, буемых согласно техническим условиям, вследствие значительных выделений по границам бывших-зерен.Уцель изобретения - повышение пластичности и ударной вязкости за счетполучения однородной мелкозернистойструктуры в двухфазных титановыхсплавах с исходной крупнозернистойпластинчатой микроструктурой.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу, включающемунагрев сплава до температур р -области, охлаждение, нагрев и изотермическую деформацию сплава при температуре на 20-50 оС ниже температуры полиморфного превращения,охлажде 95 бб 10ние и последующее старение, сплавиэ р -области охлаждают со скоростью5-20 ОСС/с, а перед иэотермической де-Формацией проводят предварительнуюиэотермическую деформацию при температуре на 200-400 ОС ниже точки конца полиморфного превращения сплавасо степенью деформации 10-20.При охлаждении сплава из-области со скоростью 5-200 С/с эасчет высокой скорости охлаждения не Опроисходит существенно выделения-фазы по границам-зерен.С другой стороны нагрев сплава, особенно скоростной, до теМператур на200-400 ОС ниже точки конца полиморфного превращения не сопровождаетсязначительными выделениями Й -фазыпо границам р -превращенных зерени утолщением внутризеренных с -пластин. При указанных температурах сплав 20обладает определенной технологической пластичностью, позволяющей деформировать сплав, например осадкойбеэ разрушения. Деформация сплавасо скоростью 1 1.0 -1.10 с позволяетраздробить имеющиеся с -выделенияпо границам зерен и вызвать значительный наклеп внутризеренных Ы-плас-тин. Степень деформации 10-20определяется возможностью спла-,ва деформироваться без раэрушения при указанных температурах,ограничение мощности прессового обоРудования, а также необходимость полноты дробления с -выделений по границам зерен, Последующий нагревсплава до температуры на 20-50 С ни-же температуры конца полиморфногопревращения и деформация сплава приэтой температуре со скоростью 1 10 3-1 10 фс позволяет трансформировать 40грубую крупнозернистую пластинчатуюструктуру в мелкозернистую глобуляр-,ную, представляющую округлые части-.цы с -фазы размером 2-7 мкм в ъматрице, Высокая степень деФормации 45является необходимой для завершенияпреобразования крупнозернистой пластинчатой структуры в глобулярнуюмелкозернистую. Прошедшее в результате проведенной обработки преобразование крупнозернистой пластинчатоймикроструктуры 7-9 типов в мелкозернистую структуру обеспечиваетвысокий комплекс механических свойствв изделиях,55Что касается температурного интервала предварительного деформиро-вания сплава, то он лежит в пределах 200-40 ООС ниже полного полиморфного превращения сплава, в частности для 60 сплава ВТ 9 с температурой полного полиморфного превращения Т п.п.п.= =1000 С температура предварительного деформирования составляет бОООС.Нижняя температура предварительного 65 цеформирования (600 С) определяется резким уменьшением ресурса технологи ческой пластичности деформируемого сплава и возможностью его разрушения (образования микротрещин) при дальнейшем понижении температуры, а также лимитируется существующей мощностью прессового оборудования и прочностью штамповой оснастки вследствие существенного увеличения усилия деформирования с понижением температуры. Верхняя температура предварительного деформирования (800 С) ограничивается необходимостью сохранения мартенситной структуры от полного распада и предотвращения образования выЬелений о -фазы по границам р -превращенных зерен, а также утолщения внутризеренных с -пластин, приводящих к потере эффекта предлагаемого способа обработки.1П р и м е р. Исходным матеРиалом служит круг диаметром 30 мм сплава ВТ 9 с крупнозернистой пластинчатой структурой соответствующей 9 типу по стандартной шкале ВИАМ, Из данного круга вырезают цилиндрические заготовки диаметром 20 мм и длиной 30 мм, обмазывают их стеклосмазкой ЭВТдля защиты от окисления, затем нагревают в печи.при 1030 С температура полного полиморфного превращения сплава ВТ 9 данной плавки равна 1000 ОС и выдерживают заготовки при данной температуре после их нагрева 20 мин с последующей .закалкой в воду или масло (скорость охлаждения составляет 5-200 ОС/с). После охлаждения заготовки нагревают в индукторе со скоростью 5-200 С/с до температур Т = бОО С, Т = 700 С, Т = 800 С и осаживают при укаэанных температурах на гидравлическом прессе в изотермическом штамповом блоке со скоростью деформации 1 10 "-1 10 с на степень деФормации 10-20. Далее заготовку вновь нагревают в индукторе со скоростью 5-200 ОС/с до 950-980 С и осаживают по образующей на гидравлическом прессе в изотермическом штамповом блоке со скоростью деформации 1 10 -110 с "на степень деформации 55. После охлаждения заготовки старят постандартному режиму при 530 О С б ч.оРезультаты механических испытаний по примерам конкретного осуществления способа сведены в таблицуВ таблице приняты следующие обозначения;Т 1 - температура предварительнойштамповки,Т,ш - темПература окончательнойштамповки;скорость предварительнойдефбрмации;.ко.:чь окончательной деформаций;степень н:,едварительной деформации;степень окончательной деформации. Описываемый способ. обработки двухфазных титановых сплавов обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение коэффициента использования металла в производствена 20 аа счет .воэможности изготовления качественных изделий из забракованного титанового проката с крупнозернистой пластинчатой структурой7-9 типов, комплекс высоких механических свойств иэделия за счет. по.лучения микрозернистой структуры сплава.(Ф 1 (ф о ф оЮ ф Ю 1 Ю Ю О И 1 П 1 1 Ю 1",ГЧ Ю ОО Юа сЧ г ф-1 1Юг 1 ППоО ИЮМ йСО10 956610 Формула изобретения Составитель А.И.Зенцов Редактор Л.Авраменко ТехредМ.Надь Корректор А.Дзятко6525/8 Тираж 660 . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ филиал ППП "Патент", Г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Способ обработки двухфазных титановых сплавов, включающий нагрев до температуры Р -области, охлаждение до комнатной температуры, нагрев и иэотермическую деформацию при температуре на 20-50 ОС ниже температуры полиморфного превращения, охлаждение и последующее старение, о т л ича ю щ и й с я тем., что, с целью по-. вышения пластичности и ударной вязкости, охлаждение до комнатной температуры осуществляют со скоростью 5-200 град/с, а перед изотермической деформацией проводят предварительную изотермическую деформацию при температуре на 200-400 С ниже температуры конца полиморфного превращениясо степенью деформации 10-20.5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Бахарев А.А и др. Горячая.штамповка точных заготовок лопаток 1 О иэ сплавов ВТЗи ВТ 9. - Приложение к журналу "Авиационная промышленность", 9 2, 1972, с.15. 2. Авторское свидетельство СССР 9 676044, кл. С 22 Е 1/19., 1977,