|
| |
|
Главная Промышленность ции титана. Практически отжиг титановых сплавов проводят при температуре 670-800 °С с выдержкой от 15 мин до 3 ч. Тонколистовой прокат рекомендуется отжигать в вакууме для предотвращения насыщения газами и охрупчивания. Целью отжига (а + Р)-сплавов помимо снятия наклепа является стабилизация р-фазы, так как эвтектоидный распад вызывает охрупчивание сплавов. Термическая стабильность р-фазы повышается по мере увеличения в ней легирующих элементов. Концентрация р-фазы зависит от температуры нагрева (см. рис. 13.4,6). Так, при температуре f, содержание легирующего элемента в р-фазе соответствует точке а,, а при более низкой температуре -точке на оси концентраций. Поскольку с понижением температуры концентрация легирующих элементов в р-фазе увеличивается, отжиг для ее стабилизации должен быть по возможности низким (но не ниже температуры рекристаллизации). Практически такой отжиг проводят при температуре 750-850 °С. Более высокая термическая стабильность достигается после изотермического отжига. Он состоит в нагреве до температуры выше температуры рекристаллизации (для снятия наклепа) с последующим охлаждением до более низкой температуры и вьщержке для стабилизации р-фазы. Дальнейшее охлаждение можно проводить на воздухе. Обычный отжиг для фазовой перекристаллизации с целью измельчения структуры к титановым сплавам неприменим из-за быстрого роста зерна в р-состоянии. С этой целью проводят комбинированный (двойной) отжиг по следующему режиму: 1) нагрев до (а-f-+ Р)-состояния (-950 1000 °С) для частичной перекристаллизации и последующее быстрое охлаждение с целью получения внутрифазного наклепа в результате мартенситного превращения р-фазы и 2) нагрев выше температуры рекристаллизации для снятия этого наклепа (~800°С). Хотя при р а-превращении титановые сплавы претерпевают небольшие изменения объема и поэтому внутрифа-зовый наклеп мал, двойной отжиг способствует увеличению сопротивления ползучести. Упрочняющая термическая обработка (закалка и старение) применима только к сплавам с (а + Р)-структурой (см. рис. 13.4, б, в). Закалка состоит в нагреве до Р-состояния и охлаждения в воде. В некоторых случаях, чтобы избежать интенсивного роста зерна, который происходит в р-состоянии, закалку производят из (а + р)-области. При этом увеличиваются степень легированности р-фазы и прочность сплавов при повы- Рис. 13.7. Микроструктуры титановых сплавов, x 340: а - ВТ6 - после закалки; (5-BT15 - после закалки и старения  шенных температурах. Характер превращения при закалке зависит от степени легированности сплава. В сплавах с содержанием легирующих элементов менее критической концентрации (см- рис. 13.4,6) превращение происходит по мартенситному механизму. В результате образуется мартенсит-фаза игольчатого строения, представляющая собой пересыщенный твердый раствор легирующих элементов в Ti, (рис. 13.7, а). Она обозначается а (или а" при большей степени легированности). Элементы, которые наиболее часто применяют для легирования титановых сплавов, имеют следующие критические концентрации ср: V-15; Мо-11; Мп-8; Сг-6; Fe-4%. а-фаза обладает более высокой твердостью и прочностью, чем стабильная а-фаза, но упрочнение в этом случае значительно меньше, чем при мартенситном превращении стали. При старении из а-фазы выделяется Р-фаза различной дисперсности, вызывающая уменьшение твердости, или ин-терметаллидная фаза (например, TiCrj), способствующая охрупчиванию сплава. С увеличением концентрации легирующих элементов, особенно Fe, Мп, Сг, Мо и V, выше критической, температуры начала (рис. 13.8) и конца мартен-  5 W 15 2D Легирующий элемент, % Рис. 13.8. Влияние легирующих элементов на температуру начала мартенситного превращения титана ситного превращения резко снижаются. Когда температура начала мартенситного превращения становится ниже 20 °С, закалка фиксирует переохлажденную Р-фазу, обозначаемую Р. При недостаточной скорости охлаждения и определенной концентрации легирующих элементов, близкой к критической, в структуре закаленного сплава может появиться метастабильная промежуточная фаза ю. Она трудно обнаруживается металлографически, так как когерентна решетке Р-твердого раствора. Кристаллическая решетка офазы-гексагональная, с периодами а = 0,46 нм, с=0,282 нм. Процесс образования этой фазы состоит в одновременном закономерном смещении атомов плоскостей (111) на расстояния, меньшие межатомных. При этом две соседние плоскости, перемещаясь в противоположные стороны, сближаются; третья плоскость не меняет своего положения. Появление этой фазы вызывает повышение твердости и хрупкости титановых сплавов. Во время старения сплавов с Р-струк-турой при низких температурах (300-350 °С) также образуется ю-фаза, охрупчивающая сплавы. Поэтому старение ведут при более высокой температуре (480-550 °С), когда из Р-твердого раствора выделяется тонкодисперсная а-фаза, повышающая прочность и твердость (см. рис. 13.7,6). Для повышения износостойкости титановые сплавы подвергают азотированию. Лучшие результаты дает азотирование в среде сухого, очищенного от кислорода, азота. Оно повышает поверхностную твердость, износостойкость, жаропрочность и жаростойкость, тогда как азотирование в аммиаке способствует охрупчиванию титановых сплавов вследствие насыщения водородом. Азотируют при температуре 850-950 °С в течение 10-50 ч. При этом на поверхности образуются тонкий ни-тридный слой и обогащенный азотом а-твердый раствор. Толщина нитридного слоя равна 0,06-0,2 мм, ЯК 12 ООО. Глу- бина слоя, обогащенного азотом а-твердого раствора, равна 0,1-0,15 мм, HV 5000-8000. Для устранения хрупкого ни-тридного слоя и уменьшения хрупкости азотированного слоя рекомендуется проводить вакуумный отжиг (при температуре 800-900 °С). Для повышения жаростойкости титановые сплавы подвергают силицирова-нию и другим видам диффузионной металлизации. Промышленные титановые сплавы. Титановые сплавы по сравнению с техническим титаном имеют при достаточно хорошей пластичности, высокой коррозионной стойкости и малой плотности более высокую прочность при 20-25 °С и повышенных температурах. По сравнению с бериллием они более пластичны и технологичны, меньше стоят, безопасны для здоровья при обработке. По сравнению с алюминиевыми и магниевыми сплавами обладают более высокой удельной прочностью (см. табл. 12.1), жаропрочностью и коррозионной стойкостью. ТАБЛИЦА 13.2. Химический состав (ГОСТ некоторых сплавов титана Поэтому титановые сплавы получили широкое применение в авиации, ракетной технике, судостроении, химической и других отраслях промышленности. Их применяют для обшивки сверхзвуковых самолетов, изготовления деталей конструкций реактивных авиационных двигателей (дисков и лопаток компрессора, деталей воздухозаборника и др.), корпусов ракетных двигателей второй и третьей ступени, баллонов для сжатых и сжиженных газов, обшивки морских судов, подводных лодок и т. д. По технологии изготовления титановые сплавы подразделяют на деформируемые и литейные, по механическим свойствам-на сплавы нормальной прочности, высокопрочные, жаропрочные, повышенной пластичности. По способности упрочняться с помощью термической обработки они делятся на упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой, по структуре в отожженном состоянии - на а-, псевдо-а-, (а -I- (3)-, псевдо-р- и Р-сплавы. Деформируемые титановые сплавы. 19807-74), структура и механические свойства
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
