ГлавнаяВ результате изучения влияния параметров TMO на строение (макро-, микро- и тонкую структуру), фазовый состав и некоторые физические свойства титановых сплавов, проведенного различными исследователями с целью выяснения причин повышения механических свойств после этой обработки, было установлено следующее.
При BTMO и НТМО происходит прежде всего измельчение исходной, как правило, более крупнозернистой структуры; зерна вытягиваются в направлении деформации Это измельчение макро- и микроструктуры и усиление текстуры по мере увеличения обжатия сказываются на упрочнении и повышении пластичности при BTMO.
Имеются сведения об увеличении количества упрочняющей а'-фазы в а+в-сплавах после BTMO по сравнению с обычной закалкой. Однако это, безусловно, не основные, а сопутствующие факторы благотворного влияния TMO на свойства, так как и у сплавов, имеющих в исходном состоянии хорошо проработанную смешанную а+в-структуру (приближающуюся к глобулярному типу), обнаруживается значительный эффект BTMO.
Одной из основных причин упрочнения при BTMO являются, по видимому, подавление процессов рекристаллизации и увеличение плотности дефектов. Отсутствие упрочнения при BTMO в случае больших степеней деформации ( > 50—60% у сплавов на основе в-фазы и > 70% у a+в сплавов) и его уменьшение при снижении скорости охлаждения после деформации или при увеличении продолжительности перерыва между деформацией и закалкой связаны с протеканием процессов рекристаллизации и формированием новой зеренной структуры, свободной от дефектов, свойственных деформированному материалу.
О плотности дефектов и их распределении принято судить по изменению размеров областей когерентного рассеяния (OKP) и величины микроискажений, которые суммарно качественно оцениваются по ширине и форме рентгеновских линий. При BTMO сплавов ВТ3-1, ВТП, ВТ8 по мере повышения степени деформации в а+в области и роста прочности наблюдалось увеличение ширины линий обеих а- и в-фаз (рис. 184), что является признаком повышения плотности дефектов. После деформации в в-области увеличивалась только ширина линии в-фазы, при этом прочность практически не изменялась (рис. 184).
Данные гармонического анализа формы рентгеновских линий сплава ВТ3-1, подвергнутого ВТМО, свидетельствуют об уменьшении размера OKP и об увеличении микродеформаций в решетке a фазы с повышением степени деформации. Сохранение размеров OKP при последующем нагреве до 550° С, 2 ч позволяет сделать заключение о термической устойчивости образовавшихся при деформации конфигураций дефектов.
Аналогичные данные по изменению ширины линий и размеров OKP в зависимости от степени в-деформации были получены для сплава ВТ15 после ВТМО и НТМО. В отличие от горя чей деформации холодная деформация закаленного сплава интенсивно измельчает OKP в-фазы и сопровождается значительным его упрочнением как после старения, так и в закаленном состоянии.
При ВТМО происходит не только увеличение плотности дефектов, но, как правило, и их более равномерное распределение в объеме металла, о чем свидетельствуют, например, малая величина и однородное распределение микродеформаций в решетке в-фазы. наблюдавшиеся у сплава ВТ15. Оба эти фактора оказывают положительное влияние на старение. При предварительных горячей и холодной деформациях эти факторы способствуют более раннему, более интенсивному и равномерному распаду твердого раствора, а также повышению дисперсности частиц второй фазы. Это, по-видимому, связано с тем, что выделение дисперсных частиц происходит на дефектах, число которых растет с повышением степени деформации. Отмеченные изменения в характере распада и обусловливают повышение прочности и пластичности.
Рост пластичности при BTMO объясняется также увеличением количества в-фазы как более пластичной по сравнению с а- и а'-фазами. Показано, что при BTMO сплавов ВТ3-1 и ОТ4 пластические свойства и содержание в-фазы максимальны при одинаковых степенях деформации (рис. 185).
По мнению ряда авторов, повышение свойств как при комнатной, так и повышенной температурах после BTMO связано с определенным оптимальным для соответствующих условий характером распределения дефектов, с образованием устойчивых полигонизованных границ.
В работе методом дифракционной электронной микроскопии показано, что в зависимости от температуры и степени деформации при BTMO в сплавах ВТ 15 и ВТ30 могут наблюдаться три основных типа в-структуры полигонизованная, рекристаллизованная и смешанная (рекристаллизованная и полигонизованная). При этом полигонизованная структура также изменяется с увеличением степени деформации (рис. 186).
Для небольших степеней деформации (—10%) характерно образование узких вытянутых субзерен с раз-ориентировкой не более 1°, границы которых расположены в плоскостях скольжения {112} (субструктура типа I, рис. 186, а). Увеличение степени деформации до 50— 76% приводит к формированию равноосных субзерен размером 3 мкм с азимутальной разориентировкой не менее 3—5° (субструктура типа II, рис. 186, б).
При старении образцов с полигонизованной структурой, помимо измельчения выделений a-фазы, уменьшается и число ее ориентировок по сравнению с числом ориентировок, наблюдаемых после старения рекристаллизованного материала
В образцах с полигонизованной структурой типа I границы субзерен не изменяют направления а-пластин при переходе от одного субзерна к другому. В образцах с субструктурой типа II каждое субзерно имеет свой набор конкретных ориентировок, отличных от ориентировок соседних субзерен.
Согласно данным работы, для повышения пластичности высоколегированных титановых сплавов в термоупрочненном состоянии при сохранении высокой прочности необходимо в исходном в-растворе посредством горячей деформации создавать полигонизованную структуру типа II с равноосными субзернями и разориентировкой не менее 3°. Создание такой структуры позволяет повысить показатели пластичности при той лее прочности (ов > 136 кгс/мм2) примерно вдвое (b с 3—4 до 6—10% и w с 10—14 до 17—30%) по сравнению с ре-кристаллизованной структурой.
Превосходство в жаропрочности после BTMQ только до определенной температуры (например, для сплава ВТ3-1 < 550° С) и последующее снижение ее с повышением температуры в сравнении со стандартной термообработкой, согласно данным работы, может быть связано со значительным (в 1,5—2 раза) увеличением коэффициента диффузии легирующих элементов (в работе оценивалось поведение радиоактивного никеля в сплаве ВТ3-1) вследствие высокой плотности дефектов.
TMO приводит, таким образом, к ряду изменений в макро-, микро- и тонкой структуре, фазовом составе сплавов и скорости диффузии элементов, обусловливая наблюдаемое изменение свойств.