ГлавнаяHTMO применительно к титановым сплавам проводится главным образом с целью повышения прочности и осуществляется по схеме: закалка+холодная или теплая деформация+старение.
Наибольшее число исследований по HTMO было проведено на высокопрочных титановых сплавах, обладающих хорошей пластичностью в закаленном состоянии.
И.С. Полькиным исследовано влияние степени холодной деформации (6—80%) и режимов старения (200—600° С в течение 1—1000 мин) на структуру и свойства закаленной с 820° С проволоки из сплава ВТ15. После 80%-ной холодной деформации ов сплава ВТ15 возрастает на 40 кгс/мм2. На рис. 180 видно, что холодный наклеп значительно ускоряет процессы распада в-фазы.
Большие степени холодного наклепа (70—80%) в сочетании с двухступенчатым старением (450°С, 25+560° С, 30 мин) позволяют достичь очень высокого уровня прочности — до 157 кгс/мм2 при хорошей пластичности (б до 10, w до 25%), После обычной закалки и аналогичного старения ов примерно на 10 кгс/мм2 ниже при более низкой пластичности. В результате холодной деформации с е = 6/40% и двухступенчатого старения преимуществ по механическим свойствам в сравнении с обычной термообработкой не отмечено (рис. 181)
Одноступенчатый отпуск при температурах до 450° С вызывает охрупчивание (ов = 185 кгс/мм2, b->0) как нагартованных, так и ненагартованных образцов, а высокотемпературный (560° С) — снижение прочности вследствие перестаривания Охрупчивание сплава ВТ15 после старения при 450° С наблюдается и в процессе предварительной теплой (при 350° С) деформации.
В.И. Хорохорина и др., изучая свойства листовых образцов толщиной 3,2 мм закаленных с 800° С сплава ВТ15 после холодной и теплой прокатки с 2—40% (деформацию е=40% осуществляли при 350° С) и термообработки, установили, что оптимальное сочетание свойств (ов = 157 кгс/мм2 при b = 5%) достигается после 25%-ной прокатки и старения по режимам: 480° С, 16ч+560° С, 15 мин и 465° С, 25ч+560° С, 15 мин без промежуточной закалки (Аов в сравнении с недеформированным состоянием ~20 кгс/мм2, а 6 то же, рис 182).
Теплая прокатка при 750° С при идентичных режимах деформации и старения дает несколько более низкие результаты (ов = 150 кгс/мм2, 6~3%). После пере-закалки с 800° С предварительно нагартованного вхолодную металла и старения максимальное значение ов = 137 кгс/мм2 при b = 10% приходится на е = 18%, а превышение ов по сравнению с обычной термообработкой составляет только 10 кгс/мм2.
По данным А.И. Хорева, прочность закаленных (с 800 и 680° С) листов сплава BT15 в результате промежуточной 20—40%-ной деформации при 20° С и старения по режиму 480° С, 6—15ч+560°C. 15 мин повышается (со 107—135 до 142—150 кгс/мм2 соответственно). Деформация перед старением, по оценке автора, снижает чувствительность механических свойств сплава к колебаниям температуры закалки и времени старения.
Как и ВТМО, HTMO со степенью холодной деформации 30—50% дает возможность повысить конструктивную прочность сплава со 115 до 135—140 кгс/мм2 при удовлетворительном удлинении образцов (6—8%), что показано на примере емкостей, изготовленных из этих листов.
Для листов сплава ВТ14 40%-ная холодная деформация после закалки с 820 и 870° С перед старением примерно на 10 кгс/мм2 повышает предел прочности без снижения пластичности.
M.А. Никоноров с сотрудниками, проводившие HTMO основного металла и сварных соединений из листа толщиной 3—5 мм сплава ТС6, закаленного из в-области, нашли, что оптимальные свойства основного металла и шва достигаются после холодного 40%-ного обжатия и старения при 425—450° С в течение 10—15 ч (ов = 150/160 кгс/мм2, b = 4/6% и ов = 150 кгс/мм2 и а = 15/20° соответственно).
Данные по влиянию HTMO на свойства отожженной проволоки сплава ВТ 16 свидетельствуют о том, что предварительная холодная деформация (е=40%) перед старением при 400° С в течение 1—24 ч обеспечивает превосходство по пределу прочности по сравнению с термообработанным по тому же режиму ненагартованным сплавом примерно на 25 кгс/мм2. После старения при 600° С нагартованная проволока, напротив, уступает в прочности ненагартованной.
Сравнительное исследование влияния режимов HTMO по схеме: закалка (с 860° С) + деформация (прокатка при 20 и 200—650° С) + старение (200—550° С) и BTMO на свойства сплава ВТЗ-1 показало, что BTMO (t = 860° С) при одинаковых обжатиях (10—20%) со старением при 550° С обеспечивает несколько более высокий уровень свойств: ов = 149 кгс/мм2, b = 7%, w = 22% против ов = 141 кгс/мм2, b = 5%, w = 21%. В результате HTMO со старением при 450° С механические свойства сплава ВТ3-1 при всех вариантах прокатки близки, а ов на 10—13 кгс/мм2 превосходит ов недеформированного сплава после соответствующей термообработки. С повышением температуры старения до 550° С прочность всех образцов, кроме прокатанных при 600° С, которые более термически стабильны, резко снижается.
Эффект НТМО, как было показано в этой работе, так же как и ВТМО, возрастает с увеличением количества в-фазы в сплаве и может быть сохранен при перезакалке при условии кратковременности нагрева под закалку (5—10 мин).
Анализ имеющихся данных по HTMO позволяет, таким образом, сделать следующее заключение:
1) оптимальные с точки зрения величины эффекта упрочнения и технологических возможностей осуществления степени холодной деформации при HTMO сплавов на основе в-фазы и малолегированных а+в-титановых сплавов составляют, как правило, 40—50%. Упрочнение, получаемое при этом, достигает 25—15 кгс/мм2 и наиболее значительно у сплавов с большим содержанием в-фазы. Для малопластичных при низких температурах а+в-сплавов типа ВТ3-1 и ВТ9 возможная степень холодной и теплой прокатки и соответственно величина упрочнения ниже;
2) в результате HTMO можно добиться более высокой прочности, но при одинаковой достигаемой прочности пластичность после НТМО, как правило, ниже, чем после ВТМО. Тем не менее в производстве тонких по сечению изделий (лента, проволока, листы, трубы) для повышения прочности наиболее приемлема низкотемпературная термомеханическая обработка закаленных сплавов,
3) в связи с тем что холодная и теплая деформации значительно ускоряют процесс старения, в ряде случаев необходима корректировка стандартных упрочняющих режимов отпуска. Несомненно также, что меньшая стабильность при нагреве упрочнения, достигаемого при НТМО, обусловливает целесообразность применения ее для высокопрочных термически упрочняемых сплавов. Для жаропрочных сплавов более пригодны ВТМО и МТО.