ГлавнаяЭффективным способом повышения прочности и пластичности полуфабрикатов и изделий из титановых сплавов наряду с легированием и упрочняющей термообработкой является термомеханическая обработка (TMO).
TMO — это вид термической обработки сплавов, претерпевающих фазовые превращения, заключающийся в сочетании пластической деформации и термического воздействия, при котором пластическая деформация влияет на эффект термического воздействия. Процессы пластической деформации и термической обработки при TMO как правило, совмещаются в одном технологическом цикле, но могут проводиться и в разное время.
Главный отличительный признак TMO — протекание фазовых превращений в условиях повышенной плотности дефектов решетки.
Создание в процессе деформации и использование при последующей термообработке устойчивых искажений кристаллической решетки обеспечивают значительно более высокое по сравнению с достигаемым путем легирования или традиционной термообработки упрочнение. При этом особенно важно, что высокая прочность при TMO сочетается в ряде случаев с хорошей пластичностью.
Широко используемую в производстве полуфабрикатов из стали термомеханическую обработку начинают постепенно применять при изготовлении титановых полуфабрикатов.
На рис. 170 представлены основные схемы TMO титановых сплавов. В основу приведенной классификации различных видов TMO положено отношение температурных режимов деформации к температурам рекристаллизации (tр) и фазового превращения титановых сплавов (tпр).
Из известных способов ТМО, используемых для статей (ВТМО, ПТМО, НТМО, МТО, BTMO+HTMO и др,), наибольшее развитие применительно к титановым сплавам получили высокотемпературная (BTMO) и низкотемпературная (HTMO) термомеханические обработки.
В отличие от обычной схемы изготовления титановых полуфабрикатов, включающей горячую деформацию, охлаждение на воздухе и последующую термообработку, BTMO титановых сплавов заключается в нагреве сплава до температуры полного или частичного фазового превращения, выдержке, пластической деформации, закалке с деформационного нагревa и старения (рис. 170,а). Цель закалки с деформационного нагрева — подавление процесса рекристаллизации и сохранение особенностей строения деформированного металла, благоприятно сказывающихся на результатах последующего старения.
BTMО наиболее широко применяется в производстве кованых и штампованных полуфабрикатов из титановых сплавов.
Предварительная термомеханическая обработка (ПТМО) является разновидностью BTМO и отличается от нее наличием повторного нагрева под закалку перед старением (рис. 170, б). Необходимость в повторном нагреве возникает в связи с тем, что для облегчения обрабатываемости изделий (например, правки) после закалки с деформационною нагрева их подвергают смягчающему отжигу. Обязательным условием восстановления эффекта BTMO при повторном нагреве под закалку является проведение отжига при темпера турах ниже температуры рекристаллизации и достаточная скорость нагрева, гарантирующие полное или хотя бы частичное сохранение нерекристаллизованной структуры.
Обработка, получившая название низкотемпературной термомеханической обработки (HTMO), применительно к титановым сплавам состоит в закалке, пластической деформации (холодной — см. рис. 170, в или теплой) в условиях относительной устойчивости твердого раствора (ниже температуры начала рекристаллизации) и последующем старении.
HTMO наиболее целесообразно использовать в технологическом цикле изготовления листовых изделий, труб и проволоки из титановых сплавов.
MTO (механико-термическая обработка) — разновидность НТМО, в которой небольшая пластическая деформация закаленного сплава при температуре ниже температуры рекристаллизации сочетается с выдержкой при этих температурах для образования полигональной структуры и последующим старением в целях повышения стабильности деформированной структуры и уровня жаропрочных свойств (см. рис. 170, г).
Комбинированная термомеханическая обработка сочетает в себе BTMO и HTMO (см. рис. 170, в).