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





















Яндекс.Метрика

Влияние легирования и термической обработки на зависимость механических свойств титановых сплавов от структуры


Представленные ранее экспериментальные данные, касающиеся взаимосвязи между структурой и механическими свойствами титановых сплавов, рассмотрены безотносительно класса сплавов (а, а+в, в), их состава и режимов термической обработки. Вместе с тем, несмотря на общность установленных зависимостей, чувствительность механических свойств титановых сплавов к структуре существенно зависит от указанных выше факторов.
Авторы работ установили, что прочность, относительное удлинение и поперечное сужение иодидного титана мало зависят от величины зерна, и только ударная вязкость резко уменьшается при укрупнении зерна сверх 0,15 мм. В техническом титане в отличие от высокочистого иодидного титана измельчение зерна и устранение внутризеренной текстуры, характерной для крупнозернистой структуры пластинчатого типа, вызывает весьма значительное увеличение пластических свойств особенно поперечного сужения и небольшое повышение прочностных характеристик и ударной вязкости.
Различия в структурной чувствительности механических свойств иодидного и технического титана обусловлены различным содержанием в них примесей азота, кислорода, водорода и другие элементов, Экспериментальные данные, полученные в работе, показали, что водород оказывает большое влияние на свойства титана с различной величиной зерна.
По этим данным поперечное сужение и относительное удлинение крупнозернистого титана резко уменьшаются с введением даже небольших количеств водорода. Пластические свойства титана со средним зерном при введении водорода снижаются менее резко, чем крупнозернистого материала, а свойства мелкозернистое титана практически не зависят от концентрации водорода. Ударная вязкость крупнозернистого титана резко падает при введении уже тысячных долей процента водорода. Ударная вязкость мелкозернистого титана остается практически неизменной до 0,01% H2, после чего резко снижается.
Аналогичные результаты по влиянию водорода на зависимость механических свойств от структуры получены для а-сплава (BT5) и а+в-сплавов (Ti—8Mn; Ti—6Аl—4V, Ti—4Аl—4Мп).
Повышение чувствительности механических свойств титана к структуре при увеличении содержания таких примесей, как азот и кислород, убедительно показано в работе.
Рассмотренные данные объясняют также одну из причин противоречий в экспериментальных результатах, которая состоит в разной чистоте исходных материалов, использованных различными исследователями.
Влияние легирования на механические свойства титановых сплавов с разной структурой изучено во многих работах. Так, в работе установлено, что увеличение содержания алюминия, являющегося одним из основных легирующих элементов в титановых сплавах, вызывает более значительнее снижение пластичности при образовании в-превращенной структуры. Однако в наибольшей степени, как отвечают авторы этой и других работ, зависимость механических свойств от структуры проявляется у титановых сплавов с в-стабилизирующими элементами. Это доказывается, например, следующими данными, полученными в работе. Величина Аw = wмелкозер - wкрупнозер*в/wмелкозер, принимаемая обычно за критерии в-охрупчивания, оказалась практически равной нулю для сплава BT1-0; 0,15 для сплава Ti—6А1; 0,40 для Ti—2Мо; 0,66 для Ti—6Аl—2Мо—2Cr—0,5Fe (ВТЗ-1). Различия в свойствах образцов с разной структурой таких сплавов тем больше, чем больше количество в-стабилизаторов.
Таким образом, механические свойства а+в-титановых сплавов в большей степени зависят от структуры, чем однофазных а-сплавов, причем при совместном легировании этих сплавов алюминием и в-стабилизаторами, эта зависимость еще больше усиливается.
Псевдо-в-сплаьы в однофазном состоянии также менее чувствительны к структуре, чем а+в-сплавы. Только после выделения а-фазы при старении наблюдаются довольно значительные различия в свойствах крупнозернистых и мелкозернистых образцов из этих сплавов.
Влияние способа термической обработки на структурную чувствительность механических свойств титановых сплавов зависит от класса сплавов. В работах показано, что изменение скорости охлаждения с температур p-области от очень медленной (с печью) до резкой (в воде) приводит к увеличению прочности, пластичности и ударной вязкости а-сплавов и псевдо-а-сплавов, т. е. сплавов, содержащих в-стабилизирующие элементы в количестве, незначительно превышающем предел растворимости в a-фазе. При этом авторы различных работ связывают повышение пластичности при ускорении охлаждения с уменьшением степени химической микронеоднородности, или с устранением пластинчатых выделений второй фазы, а также с измельчением внутризеренного строения и переплетением пластин а-фазы.
B отличие от а-сплавов, в а+в сплавах при ускорении охлаждения с температур в-области растет прочность, но падает пластичность и ударная вязкость. Тем не менее можно добиться повышения пластических свойств и ударной вязкости этих сплавов. Для этого полуфабрикаты с крупнозернистой пластинчатой структурой необходимо обработать по одному из следующих режимов:
1) нагрев до температуры на 20—50° С ниже температуры полного полиморфного превращения, выдержка, охлаждение с печью до 650—850° С, а затем на воздухе:
2) нагрев до температур в-области, выдержка, ускоренное охлаждение (оптимальная скорость в интервале до 800—850° С — 10—20 град/с), далее обработка по режиму 1.
Термообработка по режиму 1 обеспечивает повышение пластичности и ударной вязкости при некотором снижении прочности (табл. 11).

Она эффективна для легированных а+в-сплавов, имеющих, как правило, тонкое внутризеренное строение (b < 2—2,5 мкм; d < 20—25 мкм). Термообработка по режиму 2 приводит к несколько меньшему росту пластичности и ударной вязкости но зато способствует сохранению более высокой прочности. Она также может быть использована для легированных а+в-сплавов.
Для повышения пластичности а+в-сплавов, а также а и псевдо-а-сплавов, пластинчатая структура которых обычно характеризуется грубым внутризеренным строением (b > 3,0—3,5 мкм, d > 25—30 мкм), перед термообработкой по режиму 1 (но с более низкой температурой нагрева) необходима предварительная закалка с температур, при которых структура преимущественно состоит из p-фазы. Эта закалка обеспечивает измельчение внутризеренной структуры, а последующий отжиг приводит к укрупнению а-колоний и утолщению а-пластин до величин, близких к оптимальным.
Упрочняющая термическая обработка двухфазных титановых сплавов усиливает влияние структуры на их пластические свойства и ударную вязкость по сравнению с отожженным состоянием. Этим объясняются более высокие требования, предъявляемые к структуре полуфабрикатов, применяемых в термически упрочненном состоянии.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: