строение (557054), страница 53
Текст из файла (страница 53)
После наводораживания заготовки подвергают горячей обработке давлением, а после механической обработки металл подвергают вакуумному отжигу, чтобы исключить развитие водородной хрупкости в процессе эксплуатации. Титан обладает высокой прочностью и удельной прочностью и в условиях глубокого холода, сохраняя при этом достаточную пластичность. Значения величин приведены ниже: +20 — 70 — 196 600... 700 300...
900 1000... 1200 20...30 1О... !5 3...!О 0 чС ов. МПа 6,% Ввавмодействие титаиа с легируюитвми влемеитами Способность титана к полиморфному превращению гексагональной модификации Т1„в кубическую Т16 при повышении температуры до 882 'С открыла широкие возможности получения сплавов на основе титана с самыми разнообразными сочетаниями механических свойств вплоть до максимально прочных, благодаря легированию, термической обработке, деформационному упрочнеиию.
Принято характеризовать элементы, легирующие титан„ по их влиянию на температуру полиморфного превращения. Элементы, повышакдцие эту температуру, и расширяющие область существования а-модификации, относятся к группе а-стабилизаторов. В эту группу входят: А1, Оа, Се, 1.а, С, О, Н (рис. 129, а, б). Элементы, понижающие температуру полиморфного превращения и расширяющие область существования р-модификации, относятся к группе р-стабилизаторов. В эту группу входят: Мо, Ч, НЬ, Та, Ег, Н1, 14/, Сг, Мп, Ре, Со, 51, Ад и др. Все р-стабилизирующие элементы можно разделить на три подгруппы: / — элементы, образующие непрерывный ряд твердых растворов с а- и р-модификациями титана. К таким элементам относят аналоги титана — Ег и Н1.
Они мало снижают температуру р -~.сс превращения и являются снейтральнымив упрочнителями. При большом содержании этих элементов в сплаве (40 ... 50 %) тем- н- юЕг реях ие твоих до мо- риПри ерин, ид- %, менные тся оч- онвых кой гб е б б г бу Пегоруг)гуии гпглтенв, % скУю стабильность, УВеличиВаю- бг,хгпг щие предел ползучести, прочность при низких и средних температурах, понижающие склонность к хладноломкости и улучшающие свариваемость.
угу ')1г' и Мо — введение их наря- А) ду с алюминием создает возмож- пба ность создания жаропрочных ти- дЛ д тановых сплавов с высокими рабочими характеристиками. НЬ вЂ” повышает стабильность б м иа Р х) б„ поверхности, увеличивая жаростойкость при высоких температурах. Я вЂ” ПОВЫШаЕт СОПРОТИВЛЕНИЕ рис. ) Зб. Злииине летнрующнх аленен- ПОЛЗуЧЕСТИ, ОГранИЧИВая ПОдзнж- тон на пРочность )а) и пластичность гб) тнтаноинх сплааон ность дислокаций, и увеличивает прочность при всех температурах. С, Я, О, Ы, Н и Ге считаются вредными примесями в титановых сплавах.
Все промышленные титановые сплавы по типу структуры являются твердыми растворами легирующих добавок на основе одной из аллотропических модификаций титана (Т)„ с гексагональной плотноупакованной решеткой или Т)а с обьемно-центрированной кубической решеткой).
Механические свойства твердых растворов могут меняться в широких пределах в зависимости от легирования и технологических факторов (термомеханическая обработка). Прочность титановых сплавов двухфазного типа может быть повышена упрочняющей термической обработкой на 50... 100 ее) по сравнению со свойствами сплава в исходном состоянии (после отжига). В последнее время все большее распространение получили сплавы на основе а-титана, содержащие небольшое количество р-фазы и сохраняющие все основные характеристики чистых а-сплавов.
Небольшое количество р-фазы улучшает механические и технологические свойства сплавов, которые целесообразно отнести к псевдочх сплавам. Кроме того, появились сплавы на основе р-титана, эффективно упрочняемые закалкой и старением, благодаря небольшому содержанию в них и-фазы, играющей роль упрочнителя. Свойства этих сплавов близки к свойствам чистых р-сплавов, но в строгом смысле они являются двухфазными сплавами, их правильно отнести к псевдо-р сплавам. Наконец, а-сплавы можно подразделить на чистые бб-сплавы и а-сплавы с интерметаллидной фазой (Т1аА!), сплавы (а + схх). Прочность титановых сплавов складывается из прочности ис- ходного титана и эффектов упрочнения от каждой легирующей добавки (рис.
130). Повышение легирования при сохранении числа присутствующих элементов имеет пределы, определяемые строением диаграммы состояния. Так, в а-титановых сплавах практическое значение для легирования имеет только алюминий, растворимость которого в титане при 20 'С составляет 7,5 %. При содержании алюминия ) 7,5 % в структуре сплавов наряду с а-твердым раствором образуется фаза а, (Т1,А1), охрупчивающая сплав. Дальнейшее повышение прочностных свойств возможно лишь при введении новых легирующих элементов.
Этим и обусловлена тенденция к развитию многокомпонентных титановых сплавов. , Сплавы с чисто а-структурой, имеющие структуру однофазного твердого раствора, не упрочняются термической обработкой. Повышение их прочности достигается легированием твердого раствора снейтральнымив упрочнителями или холодной пластической деформацией. Прочность а-сплавов относительно невысока. Сплавы хорошо свариваются и имеют высокую термическую стабильность. Структура таких сплавов после отжига для снятия нагартовки после пластической деформации представляет собой только а-фазу.
Псевдо-а-сплавы легированы небольшими добавками (3-стабилизаторов в количествах, не намного превышающих предел их растворимости в а-фазе. Они могут закаливаться из (3-области или верхней части (а + (3)-области. Превращение (3 -+. а происходит по мартенситному механизму, а возникающая при этом мартенситоподобная структура не является пересьпценным твердым раствором. В двухфазных сплавах (а + (3) применяют упрочняющую обработку, состоящую из закалки и старения. Двухфазные (а + (3)-титановые сплавы характеризуются смешанной структурой а- и р-твердых растворов в разных соотношениях в зависимости от соотношения в сплаве а- и р-стабилизаторов. Структура сплавов фиксируется закалкой.
При последующем старении прочность их дополнительно повышается за счет частичного распада (3-фазы и выделения р-стабилизаторов из а.фазы. Эти сплавы свариваются гораздо хуже, чем а-сплавы и требуют дополнительной термической обработки после сварки. Применяются в (а + (3)-сплавах отжиг первого и отжиг второго рода, основанный на фазовой перекристаллизации, а также изотермический отжиг, который обеспечивает более высокую термическую стабильность и длительную прочность, чем простой отжиг. К двухфазным относятся также некоторые а-титановые сплавы, в которых после закалки и старения упрочнение вызывает выделяющийся из а-твердого раствора дисперсный интерметаллид.
К однофазкым р-титавовым сплавам относятся сплавы с повышенным содержанием р-стабилизаторов, в количестве равном или большем критической концентрации. Мартенситное превращение в р-сплавах отсутствует, а роль скорости охлаждения сводится к подавлению процессов диффузионного распада р-фазы. Они со- храняют после закалки достаточно высокую пластичность и уп- рочняются при последующем старении вследствие частичного рас- пада р-твердого раствора.
Эти сплавы удовлетворительно свари- ваются аргонно-дуговой сваркой. Ряс. !ЭЬ Влнавне лтгиртющит элементов иа температуру начала меатевсвтното превращеиня Терннчеснан обоаботаа тнтановми сниааов В титановых сплавах термообработка проводится для обеспечения требуемого сочетания прочности, пластичности, вязкости разрушения и других свойств. Достигаемый в результате термической обработки уровень свойств зависит от состава и структуры сплава.
Используются следующие виды термической обработки: стабилизирующий отжиг для снятия напряжений, рекристаллизационный отжиг, упрочняющая термическая обработка — закалка и старение, а также химико-термическая обработка. Рекристаллизационный отжиг холоднодеформированного сплава проводят при температуре выше температуры рекристаллизации. Эта температура не должна превышать температуру перехода в р-фазу во избежание роста зерна.
Практически отжиг титановых сплавов проводят при температуре 700 .. 800 'С. Стабилизирующий отжиг при 750... 850 'С (а + (3)-сплавов проводится с целью стабилизации 13-фазы, так как эвтектоидный распад вызывает охрупчивание сплавов. Изотермический отжиг проводится с целью повышения термической стабильности сплавов и заключается в нагреве до температур выше температуры рекристаллизации с последующим охлаждением и выдержкой при более низкой температуре для стабилизации (3-фазы.
Упрочняющая термическая обработка (а + (3)-сплавов состоит в закалке в воду с температур нагрева до р или (а + 5)- области с последующим искусственным старением. После закалки образуется фаза игольчатого строения а' (мартенситная фаза), представляющая собой пересьпценный твердый раствор легирующих элементов в а- титане. При старении из а'.фазы выделяется р-фаза, понижающая твер- иаэс и„ дость сплава, или интерметаллидная Та фаза, вызывающая охрупчивание сплава. В высоколегированных (а + (3)- титановых сплавах концентрация '" легирующих элементов может быть выше критических значений, при которых температуры начала и конца ге ж ст не мартенситных превращений становятся ниже комнатных температур (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
