справочник (550668), страница 55
Текст из файла (страница 55)
В горячем состоании сплавы куют, прокатывают и штампуют. Из сплава ПТ7М изготовляют горяче- н холоднокатаные трубы. Сплавы поставляют в виде прутков сортового прокате, .поковок, труб, проволоки. Они предназначены для изготовления деталей, работающих н широком диапазоне температур: от криогенных до 500 С (табл. 5.54). Таблица 5.54.
Кратновременная прочность езмаскеииыа дмрермвруемыз сплавов н иреаельиыс температуры ил эксиауатаиин (15, 20, 44, 46) Краткоарсноннаа прочность, МПа, прн Ь С 300 480 500 650 430 460 350 470 370 330 430 (520) 700 380-430 ВТ9 ВТ14 ВТ14 ВТ22 ВТ6 400 150-180 В скобках приведены саойстеа после закалки н старсннл. При 350 С.
Прн 650 С. Прн 550 С. ВТ1-00 ВТ1-0 ВТ5 ВТ5-! ОТ4-0 ОТ4-1 ОТ4 ВТ20 ПТ7М ВТ5 ВТ5-1 ВТ20 ОТ4 ПТ7М ВТЗ-! 400 500 500 350 350 (450) 550 400 400 450 750 800-850 800 500 400 500 680 680 780 530 360 870 (1079) 1 030 1 050 1 280 750 580 590 730 510 320 800 (1 030) 990 1000 940-! 070 1200 680 520 530 700 490 300 780 (930) 850 900 900-10 50 1 150 630 650 (830) 750 840 1000 535 Псевдо-а-сплава содержат преимущественно а-фазу и вследствие дополнительного легирования ~)-стабилизаторами (Мп, Ч, Хо, Мо) также 1 — 5 % б-фазы. Благодаря наличию б-фазы оии обладают хорошей технологической пластичностью при сохранении достоинств а-сплавов. Сплавы с низким содержанием алюминия (2 — 3 %) обрабатывают давлением в холодном состоянии и только при изготовлении деталей сложной формы подогревают до 500-700 С (ОТ4, ОТ4 — 1).
Сплавы с большим содержанием алюминия при обработке давлением требуют подогрева до 600-800 С. На жаропрочность сплавов помимо алюминия благоприятно влияют цирконий и кремний. Цирконий способствует увеличению растворимости ))-стабилизаторов в а- фазе и повышает температуру рекристаллизации. Кремний повышает жаропрочность вследствие образования тонкодисперсных силицидов, трудно растворимых в а-фазе. Поэтому псевдо-а-сплавы с повышенным содержанием алюминия (7-8 %), легированные циркоиием, ванадием, молибденом, ниобием и кремнием, используются в изделиях, работающих при наиболее высоких температурах. Недостатком этих сплавов является склонность к водородной хрупкости. Водород мало растворим в а-фазе и присутствует в структуре в виде гидридной фазы, снижающей пластичность (особенно прн медленном нагружении) и ввзкость сплавов (см.
табл. 5.43). Допустимое содержание водорода находится в пределах 0,01-0,005 % (см. табл. 5.44). А.А. Ильиным (8] предложена термоводородная обработка (ТВО) титановых сплавов, представлающая собой сочетание обратимого легированиа водородом с термическим воздействием на наводороженный сплав. В основе ТВО лежит особенность взаимодействия водорода с фазамн, составлвющими структуру титановых сплавов при термической обработке, его влияние на механизм и кинетику фазовых превращений и в соответствии с этим возможность получения различных структур и разнообразных свойств, обеспечивающих длительную и надежную работу сплава. Водород легко поглощается титановыми сплавами при относительно низких температурах (на 50 С ниже (а + 0) б превращения).
В зависимости от содержания других б-стабилизаторов концентрация водорода после насыщения колеблется от сотых до 0,9 %. Для удаления водорода до безопасных концентраций (0,006-0,009 %) после соответствующих превращений и получения желаемой структуры и свойств сплавы подвергают вакуумному отжигу. Таким образом, водород является как бы «временным» легирующим элементом. Температура и продолжительность вакуумного отжига для разных сплавов различны.
Вместе с тем с увеличением температуры продолжительность вакуумного отжига (ВО) уменьшается. Например, обезводоражнвание сплава ВТ5Л прн 800 С происходит за 3,5 ч, при 750 С вЂ” за 4 ч, при 700 С вЂ” за 4,5 ч и при 650 С вЂ” за 5 ч. Влиание концентрации водорода на механические свойства сплава ВТбЛ приведены в табл. 5.55. Механические свойства лопаток газотурбинного двнгатсла нз сплава ВТ18У после различных режимов ТВО представлены в табл. 5.56, а зависимость механических свойств листов нз сплава ВТ18У от режима ТВО, концентрации водорода и температуры испытаннл — в табл. 5.57.
Таблица 855. Влввиие концентрации аадереда л, иа механические свойства образков из силена ВТбЛ авеле ТВО 181 Примечание. Усталостныс испытание проведены на гладких цилиндрических образцах по схеме чистого изгиба с сражением,у' 100 Гп, и -1; Н вЂ” средняя логарифмическая г долговечность.
Таблица 5.5б. Механические саейства леиатек гавггурбиниыз двигателей нз сплава ВТ18У несла ТВО ие различным рмкнмам [81 П р и м е ч а н не. Усталостные испытание проводили по схеме консольного изгиба. Табанил 5,57. Механические свойства листов из сплава ВТ18У ири кемиатней и иеныезеияыз температурна (кратковременные испытании а накууме) 181 298 Легироваиие водородом адекватно повышению концентрации !)-стабилизаторов. Наибольший эффект повышения коисгрукционной прочности наблюдается после ТВО а- и псевдо-ц-сплавов.
Известно, что а-сплавы вообще не подвергают стандартной упрочняющей термической обработке. Для псевдо-а-сплавов стшщартная упрочняющая термическаа обработка в принципе возможна, но из-зв малого количества в них Р-фазы (< 5 %) она малоэффективна, а вследствие высоких критических скоростей охлаждения не технологична. Легироввние водородом переводит эти сплавы в двухфазную область мартенснтного и даже переходного классов.
Крупнозернистая структура а-фазы сплавов ВТ5 и ВТ5-! преобразуется в мелкозернистую, причем макрозерно не меняется, но внутри него образуется множество мелких зерен а-фазы с высокоугловымн границами. После иизкотемпературного вакуумного отжита при 550-600 С можно получить структуру, состоящую из двух фаз с различной концентрацией алюминия (6.85 и 3,63 %) при среднем его содержании в сплаве 5 %. Такая структура стабильна до 600 С. Легированные водородом а-сплавы имеют после закалки структуру а+ !3. ТВО можно использовать в качестве высокоэффективной технологической операции для изменения структуры титана (измельчения зерна, уменьшения пористости), улучшения свойств фасонных отливок (табл.
5.58) и сварных соединений (табл. 5.59), для подготовки структуры к обработке давлением (водородному пластифнцированню). В сочетании с горячим изостатическим прессованием прочностные характеристики при этом увеличиваюгся на ! 5-20 %, долговечность при малоцнкловой усталости повышается в 2 раза, предел усталости — на 65-80 %. Табяияп 5.58.
Механические свейства и нернстесть ебрвзцев из силаева ВТ2ЮЛ н ВТЗЗЛ, обработанных ие различным Режимам Окончание мабе. 5.58 П р и м с ч а п и я: 1. В таблице приняты следующие условные обозивчеиия: ГΠ— гомогеиизирующий откат; ГИП вЂ” гвзоствтичсское пзотермическое прессовапис; НΠ— певодсрмкивмощнй отжиг; ВΠ— вакуумпый опкиг.
2. Уствлостпые испытаиия проводили по схеме чистого изгиба с вращсиием,/= 100 Гяч Я = -1. Таблича 5.59. Мехаиические свейстаа свариых сеедииеиий, аыиелеиеипых аатематическей аргеиеяугеаей сверкай из листва ВТ20 и ВТ23, кегле различиых рещимав термической и термеаедередией абрабетек а, МПе а '. ~рва «СР МдкГи Рекам обработки Слеае ВТ20 П р и м с ч а и и с.
В скобках приведены свойства основного металла. Угол загиба. Двух!разные (к+1))-сплавы. Физические свойства этих сплавов приведены в табл. 5.60, механические — в табл. 5.61 п иа рис. 5.8-5.11. Сплавы лсгироваиы 300 Исходное состояиис (послс сварки) ВО650 С, 1ч ТВО(ВО 750 С) ТВО(ВО650 С) Состояние после сварки ВО 750 С, 0,5ч Закалка 780 С, 1 ч, воздух+старсиие 550 С, 1О ч ТВО(ВО 800 С) ТВО(ВО 700 С) 975 (1 140) 960 (1 120) 1100(! 140) 1 190 (1 240) 1280 (1! 10) 1 070 (1 120) 1150(1240) 1 170 (1 150) 1250 (! 260) 33 (32) 35 (36) 32 (36) 20 (21) Слеае ВТЗЗ 8 (40) 37 (42) 25 (32) 24 (28) ! 8 (22) 0,45 (0,3) 0,5 (0,36) 0,40 (0,48) 0,15 (0,2!) 0,005 (0,62) 0.38 (0,58) 0,25 (0,30) 0,30 (0,32) 0,20 (0,22) 7ьбаща 5.60. Физические сеейстаа титановых (а+ )))-силаева [15, 201 ВТЗ- ! ВТ6 ВТ8 ВТ22 ВТ!4 7, т(м з с, кДж/(кг С), прн Ь 'С: 200 300 400 500 600 Х, Вт/(и С), при ь С: 20 100 200 300 400 500 600 р 10~,0м м,прис С: 20 200 300 500 600 а)0'.
С, риа С: 20-100 100-200 200-300 300-400 400-500 500-600 4,43 4,52 4,6 4,5 0,586 0,670 0,712 0,795 0.879 0,502 0,586 0.565 0,586 0,649 0,712 0,544 0,586 0,628 0.670 0.712 0,502 0,544 0,628 0,670 0,712 0,628 0.670 8.37 9,21 10,47 11,72 12,92 13.82 8,37 9,21 10,88 11,70 12,56 13,82 15,49 8,01 8,79 10,04 11,30 12,92 14,24 15,49 8,32 9,21 10,50 11,70 13.40 14,60 15,90 1,12 8,37 2.63 11,30 12,56 14,24 15,49 160 182 202 212 214 1,36 1,6! 1,53 8,4 8,7 9,0 10,0 8,0 8,2 8,5 8,8 8,9 8,7 8,6 9,8 10,3 10,9 1 1,4 8,3 8,6 8,7 8,8 9,0 9,! 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 30! алюминием н р-стабилизаторами.
Алюминий значительно упрочняет а-фазу прн 20-25 'С и повышенных температурах, увеличивает термическую стабильность ))- фазы, снижает плотность а+()-сплавов, что позволяет удерживать ее на уровне титана, несмотря иа присутствие элементов высокой плотности (Ч, Мо, Сг, Ре, ЫЬ). Наибольшее упрочиенне достигается при легировании титана эвтектоидообразуюшимн (Ре, Сг, Мп) и изоморфными (Мо, Ч, ЫЬ) р-стабилизаторами. Ванадий и ниобий упрочняют сплавы слабее других, но и меньше снижают пластичность. О 4 $ 1 1 1 1 1 ЧЪ ЧЪ Я ЧЪ 1 О О ЧЪ !1!Оъ! О" 44 Ъ«Ъ ЪГЪ ОЪ ъО 1 1 1 1 " " 1 1 * 1 1 ° 1 1 1 О 44«, О, О" О„, О 4Ч О ЪЪ ЮЪ О О О О О О + 4 -Фа ~ 44 Ф ~ 3 Ф Ф Я ЗФ 1 ! ! 1 1 1 Я 1 ! 1 Я 1 1 ! 1 Я ! «Ч «Ч ЪЪ О ъ«Ъ 44 ЧЪ О ЪЪ \Ъ 4'Ъ 44 4Ч 4Ч «Ъ ЪЧ ! 44 4Ч «Ъ 44 ! ! ! «4 О Ъ«Ъ чъ о «4 О 1,, ! ! 1 44 Р Ъ СЧ ЧЪ 0 «Ч 1 44 40 1 1 ! 44 44 1 44 1 44 ЧЪ 1 8! ф! Ф! ! ф! ! ! Я! О О 1 1 88 8 ЧЪ О Оъ О 8 8 И Й И !" И й И 302 О 1 О 'Ф 1 «Ч О О\ ЮЪ ЧЪ «Ъ ЪЧ 41 ! 1 О О- О- О ЧЪ О \ Ъ 1 МЪ ЪЪ ЪЧ ъО ! (!Ъ 4 Ъ «Ч 'Ф ЪЪ 1 ! ЧЪ «Ъ 4Ч О Ъ«Ъ 4Ч 1 О О ЪЪ 8 р О й ф Е О 8 о „МПа а цМПа 800 500 1О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
