Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Структура и механические свойства катаных прутков

Структура и механические свойства катаных прутков

06.07.2017

Процесс формирования структуры катаных прутков подчиняется основным закономерностям изменения структуры при горячей деформации титановых сплавов. Основными факторами, влияющими на конечную макроструктуру прутков, являются структура исходной заготовки, степень и однородность деформации и температурные условия прокатки.
Влияние исходной структуры заготовки может быть исключено при правильно выбранных температурных режимах прокатки и возможности осуществления больших степеней деформации. Последнее, к сожалению, не всегда осуществимо в реальных условиях, а по мере уменьшения степени деформации роль влияния исходной структуры увеличивается. Однако и в случае достаточно больших степеней деформации грубая и неоднородная структура исходной заготовки (аналогичная представленной на рис. 80) вследствие неоднородной деформации приводит к неоднородной структуре готовых прутков. На рис. 81, а показана структура промежуточного подката и готового прутка. В этом случае первую прокатку проводили при температурах однофазного в-состояния сплава на 30—50° С выше температуры а+в—>в-превращения.
Структура и механические свойства катаных прутков

Понижение температуры прокатки сопровождается получением еще более неоднородной структуры готовых прутков.
Повышение температуры прокатки на 100—200° С выше температуры а+в—>в-превращення способствует более интенсивному развитию процесса рекристаллизации по всему объему прутка. Это приводит к получению прутков с более однородной, хотя и несколько более крупной структурой (рис. 81, б).
Таким образом, для получения однородной макроструктуры прутков при использовании заготовок с грубой неоднородной структурой положительную роль играет прокатка при температурах, на 100—200° С превышающих температуру а+в—>в-превращения. При этом целесообразно использовать скоростные методы нагрева заготовок, обеспечивающие малое окисление металла и не приводящие к существенному развитию процессов собирательной рекристаллизации.

Помимо рассмотренного выше случая образования неоднородной макроструктуры, связанного с сохранением исходной неоднородной структуры или ее образованием из-за неудачной калибровки валков, возможен также случай образования неоднородной структуры из-за больших степеней деформации в случае прокатки при температурах двухфазного (а-в) или однофазного (а) состояния сплавов. Происходящий при этом значительный внутренний разогрев металла приводит к переходу материала в зонах максимальной деформации в однофазное в-состояние и развитию структурной неоднородности.
В отличие от первого случая, при котором грубозернистые зоны располагаются вблизи поверхности прутков, последний вид неоднородной структуры обнаруживается в центральных зонах прутков.
Редким, но возможным случаем образования разнозернистых структур является химическая неоднородность материала, которая проявляется при деформации вблизи температуры а+в—>в-превращения сплавов.
Микроструктура прутков практически полностью определяется температурными условиями прокатки и скоростью охлаждения материала после деформации.
Для однофазных а-сплавов (технический титан, ОТ4-0, ВТ5 и др.) структура прутков, в зависимости от того проводилась ли окончательная прокатка при температурах а- или в-состояний сплава, представляет посте отжига либо типичную полиэдрическую а-структуру (рис, 82, а), либо видманштеттову пластинчатую структуру (рис. 82, б). Влияние скорости охлаждения материала существенно проявляется в случае прокатки в однофазном в-состоянии. Уменьшение скорости охлаждения (искусственное или связанное с увеличением сечения прутков) приводит вследствие более длительного пребывания металла в однофазном в-состоянии и медленного прохождения температурного интервала полиморфного превращения к росту первичного в-зерна за счет собирательной рекристаллизации и образованию более грубых пластин a-фазы, При увеличении скорости охлаждения толщина пластин уменьшается и возможно даже (особенно на тонких прутках) образование типичных мартенситных структур.

В двухфазных (а+в)-сплавах при проведении всей прокатки при температурах однофазного в-состояния сплавов структура прутков характеризуется наличием границ первичных в-зерен и пластинчатым внутризеренным строением. Размер в-зерна зависит от температуры прокатки и времени пребывания металла в однофазном в-состоянии при охлаждении прутков после прокатки (рис. 83). Внутризеренное строение зависит от скорости охлаждения материала и изменяется аналогично изменению внутризеренного строения а-сплавов: с уменьшением скорости охлаждения образуется меньшее число более крупных а-пластин, формирующих четкие колонии с одинаковой или близкой ориентировкой пластин.
При проведении прокатки при температурах (а+в)-состояния сплавов структура прутков изменяется следующим образом. При малых степенях деформации структура прутков характеризуется сохранением границ первичных в-зерен, существовавших в исходной заготовке, пластины а-фазы частично деформируются, но рекристаллизации а-фазы не происходит ни в процессе прокатки и охлаждения прутков, ни при последующей стандартной термической обработке. Увеличение степени деформации приводит к постепенному исчезновению границ в-зерен и исходной ориентировки a-пластин, их дроблению и образованию глобулярных выделений a-фазы (рис. 84).
Повышение температуры деформации в двухфазном a+в-состоянии при сохранении общей отмеченной закономерности изменения структур сопровождается уменьшением количества а-фазы.

В том случае, если прокатка начинается при температурах однофазного в-состояния и заканчивается при температурах двухфазного a+в-состояния сплава, то образуются смешанные типы структур, зависящие от степени деформации в каждом температурном интервале, температуры окончания прокатки и скорости охлаждения прутков.
Процесс совмещения фазовой перекристаллизации с деформацией приводит к образованию следующих структур. По мере того, как материал попадает в температурную область двухфазного состояния начинается выделение a-фазы. В первую очередь a-фаза выделяется по границам существовавших к этому моменту в-зерен. Формируется как бы скелет, образованный выделениями а-фазы (рис. 85). Это в значительной мере усиливает неоднородность деформации сплавов.
В центральных участках образовавшихся ячеек сохраняется в-фаза, которая либо фиксируется при охлаждении прутков, либо превращается в а'-фазу. Структура образующейся при последующей термической обработке a-фазы отличается от структуры первоначально выделившейся a-фазы, в чем и проявляется структурная микронеоднородность прутков, изготавливаемых по такой технологии.

Микроструктурная неоднородность, близкая к этому типу микронеоднородности, образуется и в случае внутреннего разогрева отдельных зон металла до температуры полного а+в—>в-превращения. Однако в этом случае не наблюдается четких границ в виде оторочки пластинчатой или глобулярной а-фазы (рис. 86).
Поэтому в случае необходимости изготовления прутков, к которым предъявляются высокие требования по механическим свойствам и однородности структуры, технология должна предусматривать два этапа:
1) деформация в однофазном состоянии сплава для получения однородной мелкозернистой макроструктуры;
2) деформация в двухфазном (а+в)-состоянии для получения однородной глобулярной смеси а и в-фаз.
Механические свойства прутков из различных титановых сплавов при комнатной температуре приведены в табл. 30. Ниже приведены механические свойства отожженных прутков при повышенной температуре.