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
         » » Прокаливаемость титановых сплавов

Прокаливаемость титановых сплавов

06.07.2017

В общепринятом понимании под прокаливаемостью подразумевают глубину зоны, в которой скорость охлаждения будет необходимой и достаточной для фиксации пересыщенного твердого раствора.
Поэтому для сталей, где скорость превращения закаленного пересыщенного твердого раствора высока, снижение скорости ненамного ниже критической означает образование непрокаленной зоны с резко различающимися свойствами и структурой.
Введение понятия критической скорости охлаждения в понимании, принятом для сталей, в определении прокаливаемости титановых сплавов было бы неверным, поскольку ограничивало бы возможность проведения упрочняющей термообработки титановых сплавов, в которых при охлаждении допускается прохождение частичного распада метастабильных фаз, однако сохранившаяся неравновесность достаточна для прохождения последующих процессов упрочнения. Поэтому для титана под критической следует понимать скорость, выше которой происходит упрочнение после старения. Насколько велика величина пересыщения и достаточна ли она для получения требуемой прочности, следует рассматривать в каждом конкретном случае.
Ввиду того что о прокаливаемости титанового сплава можно судить только, когда сплав находится в термоупрочненном состоянии, то эффект упрочнения от старения, как и прокаливаемость, будет определяться количеством метастабильных а'' и в-фаз, способных претерпевать распад при старении сплава. Увеличение в-стабилизаторов в сплаве повышает его прокаливаемость, а увеличение а-стабилизаторов уменьшает ее. Очевидно, увеличение прочности после старения и прокаливаемости с возрастанием содержания в-стабилизаторов будут проходить через экстремальные значения этих величин и снижаться для сплавов с высокой концентрацией в-стабилизаторов. И.Н. Каганович и М.В. Ефимова на основе изучения влияния различных легирующих компонентов на прокаливаемость расположили их в ряд, соответствующий уменьшению влияния этих компонентов на прокаливаемость Cr, Mn, Mo, V, Zr, Al.
Аналогичное наблюдение еще в 1964 г сделал Джаффи с сотр. в выведенной им расчетной формуле прокаливаемости все легирующие компоненты имеют различные коэффициенты, величины которых зависят от влияния, оказываемого соответствующим компонентом на прокаливаемость: lg е = 0,576+0,25 (%Fe + %Мn + %Мо) + 0,19 (% Cr) + 0,16 (% V) + 0,03 (% Zr).

Численная величина коэффициентов указывает, что легирующие компоненты расположены в ряд по степени их стабилизирующего действия на в-фазу. Только хрому вводится различная роль по его влиянию на прокаливаемость: И.Н. Каганович ставит его на первое место, тогда как Джаффи помещает хром после железа, марганца и молибдена.
Таким образом, рассмотрение прокаливаемости титановых сплавов в тесной связи с устойчивостью метастабильных фаз позволяет заключить, что в титановых сплавах прокаливаемость повышается по мере увеличения концентрации в-стабилизаторов и роста устойчивости метастабильных фаз.
Прокаливаемость титанового сплава будет определяться суммарным эффектом, определяемым, с одной стороны, фиксированием метастабильной в-фазы на большой глубине (что возможно при высокой ее стабильности) и, с другой стороны, способностью в-фазы распадаться с повышением прочности при последующем старении.
Достаточно убедительно в общем виде указанные зависимости иллюстрируются рис 164. He останавливаясь подробно на характеристике структуры и фазового составь этих сплавов после закалки, отметим, что прочность после старения уменьшается при снижении скорости охлаждения вследствие повышения устойчивости в-твердого раствора в закаленном состоянии и уменьшении количества в-фазы. В то же время на сплавах с повышением содержания в-стабитизаторов при равных скоростях охлаждения сохраняется большая способность к упрочнению после старения. Например, при v = 3°C/c сплавы располагаются в следующем порядке по мере нарастания прочности после старения: ВТ6, ВТ16, ВТ14. ВТ3-1, ВТ22, ВТ15.

Высказанные соображения подтверждаются экспериментальными данными по определению пределов прочности и твердости на различной глубине закаленных и состаренных массивных образцов некоторых титановых сплавов На рис. 165 представлены наиболее типичные кривые изменения предела прочности титановых сплавов в состаренном состоянии на различном расстоянии от поверхности.
С увеличением расстояния от поверхности предел прочности у всех титановых сплавов снижается, однако темп его снижения различен для каждого сплава и может быть охарактеризован тангенсом угла наклона этой кривой к оси абсцисс. Построение аналогичных кривых для большинства титановых сплавов, как по значениям твердости (рис. 166), так и по пределу прочности (рис. 167) показало, что тангенс угла наклона для каждого сплава является величиной постоянной и мало зависит от режима закалки и старения, вида деформации или степени измельчения структуры при получении полуфабрикатов.

Перечисленные факторы могут резко изменять предел прочности полуфабриката, однако темп снижения прочности для каждого сплава остается величиной постоянной. Эксперименты показали, что на изменение угла наклона кривой к оси абсцисс может влиять только достаточно заметное изменение химического состава сплава. Таким образом, процессы, происходящие при распаде метастабильных фаз, оказывают незначительное влияние на величину угла наклона, а изменяют только уровень прочности сплавов, образуя так называемую «полосу прокаливаемости» для каждого сплава (см. рис. 165, 166). Полоса прокаливаемости показывает, что в зависимости от режима термообработки или от величины сечения и степени проработки структуры уровень прочности по сечению для выбранного сплава будет изменяться в указанных пределах, однако уменьшение этой прочности от поверхности к центру будет проходить с определенной, только этому сплаву присущей скоростью на которую перечисленные выше факторы оказывают незначительное влияние. Ниже приведены результаты замера тангенса угла наклона обозначающего отношение снижения предела прочности к сечению, на котором оно происходит:

Из приведенных данных следует, что по скорости снижения прочности в зависимости от толщины сечения или по величине тангенса угла наклона сплавы следует расположить в следующем порядке: ВТ14, ВТ6, ВТ3-1, ВТ22, ВТ15 (к сплавам с достаточно высокой прокаливаемостью следует отнести сплавы, имеющие величину угла наклона менее 20°); максимальная прокаливаемость наблюдается у сплавов, имеющих большее количество в-стабилизаторов и закаливающихся на в-фазу.
Таким образом, возможность обеспечения определенного уровня прочности в центре сечения полуфабриката из любого титанового сплава может быть достаточно достоверно предсказана в зависимости от концентрации в-стабилизаторов в этом сплаве. Уровень пластичности будет зависеть от проработки структуры при деформации по всему сечению.