Базалеева_Наумова_Металлография_часть 2 (831914), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Поскольку с увеличением содержания β-стабилизаторовтемпература Ас3 заметно снижается, то опасаться резкого укрупнения зерна β-фазы при закалке из β-области не приходится.В отожженном состоянии (температура отжига ниже Ас3) помимоβ-фазы в структуре псевдо-β-сплавов присутствует небольшое количество α-фазы, расположенной по границам.Для достижения хорошей пластичности при закалке псевдо-βсплава необходимо исключить в нем образование -фазы. Этогоможно добиться двумя путями:а) довести концентрацию β-стабилизаторов в сплаве до третьейкритической;б) подавить образование -фазы при закалке легированиемсплава Al или нейтральными упрочнителями. В псевдо-β-сплавахзафиксированная закалкой β-фаза должна быть механически стабильной, т.
е. не распадаться под действием напряжений. Однакосодержание β-стабилизаторов не должно быть чрезмерно боль120шим, поскольку после закалки эти сплавы подвергаются старению,и эффект от старения должен быть значительным.К преимуществам псевдо-β-сплавов можно отнести:• их высокую пластичность в закаленном состоянии; это связано с тем, что β-фаза с ОЦК-решеткой пластичнее, чем гексагональная α-фаза;• существенный эффект термического упрочнения, связанный сбольшим пересыщением закаленного β-твердого раствора; распадпересыщенного β-твердого раствора при старении, приводящий кповышению прочностных характеристик сплава в 1,5–1,7 раза;• малую склонность к водородной хрупкости.К недостаткам псевдо-β-сплавов относят:• невысокую термическую стабильность, в результате чего ихнельзя применять для длительной работы при температурах выше350 °С;• неудовлетворительную свариваемость, обусловленную ростом зерна в околошовной зоне и ликвацией в сварном соединении;• сравнительно высокую плотность (5 г/см3);• большой разброс механических свойств из-за высокой химической неоднородности сплава.Титановые β-сплавы с термодинамически устойчивой β-фазойможно получить лишь на основе таких систем, в которых легирующий элемент имеет ОЦК-решетку и образует с Ti непрерывныйряд твердых растворов — V, Mo, Nb, Ta.
Однако стабильныеβ-твердые растворы образуются в этих системах при таких высоких концентрациях легирующего компонента, что титановые сплавы теряют одно из основных своих преимуществ, а именно, относительно низкую плотность. Поэтому титановые β-сплавы не получили широкого промышленного применения.Как уже говорилось, Ti проявляет склонность к водороднойхрупкости, т. е. резкому снижению механических свойств в присутствии водорода. Наиболее склонны к водородной хрупкостиα- и псевдо-α-сплавы. Растворимость водорода в α-фазе очень мала, поэтому при практически встречающихся концентрациях водорода в α- и псевдо-α-сплавах появляются гидридные частицы, являющиеся причиной водородной хрупкости. Гидриды пластинчатой формы выделяются преимущественно вдоль плоскостей121скольжения и двойникования α-фазы.
Кроме того, из-за большогоудельного объема этих гидридов по сравнению с матрицей на ихграницах формируются внутренние напряжения. В результате приударных испытаниях по границам гидридов с α-фазой происходитразрушение. Эффективный способ уменьшить склонность α- ипсевдо-α-сплавов к водородной хрупкости — легировать их Al,который затрудняет образование гидридов.Растворимость водорода в β-фазе значительно больше, чем в α,поэтому титановые сплавы со значительным содержанием β-фазымало склонны к водородной хрупкости.
Однако при высоких концентрациях водорода водородная хрупкость проявляется и в этихсплавах, и связана она с блокировкой дислокаций атомами водорода, растворенными в β-твердом растворе.Наиболее опасная форма водородной хрупкости в титановыхсплавах проявляется в замедленном разрушении, т. е. постепенномразвитии трещины до полного разрушения в металле, находящемся под напряжением. В результате направленной диффузии атомовводорода в поле напряжений в локальных областях создается такаяконцентрация водорода, при которой либо выделяются гидриды изα-фазы, либо β-фаза становится хрупкой из-за блокировки дислокаций.В настоящее время разработаны сплавы на основе интерметаллидов Ti. Это жаропрочные сплавы на основе фаз Ti3Al и TiAl исплавы с «эффектом памяти формы» на основе соединения TiNi.Например, жаропрочные сплавы на основе фазы TiAl обладаютнизкой плотностью, высокими литейными свойствами, жаростойкостью и жаропрочностью.
По жаропрочным характеристикам онимогут конкурировать с никелевыми сплавами при плотности3,5 г/см3 вместо 8,9 г/см3 у никеля. Однако практическому применению этих сплавов препятствует их хрупкость, обусловленнаяформированием сверхструктуры.В TiNi при охлаждении протекает сдвиговое превращение: высокотемпературная фаза с упорядоченной по типу CsCl ОЦК-решеткой (аустенит) переходит в состояние с моноклинной кристаллической структурой (мартенсит). Если из сплава на основе интерметаллида TiNi (нитинол) в аустенитной области изготовить,например, длинный стержень, а затем охладить его до температурмартенситной области и свернуть в спираль, то при нагреве в122аустенитную область спираль превратится опять в стержень.
Это иесть «эффект памяти формы». Этот эффект основан на обратимомориентированном сдвиговом превращении аустенит мартенсит,при этом само превращение выступает как механизм деформации.Порядок выполнения1. С помощью металлографического микроскопа изучить микроструктуры образцов титановых сплавов. Результаты металлографического анализа, т. е.
структуру с указанием структурныхсоставляющих и увеличения микроскопа и ее описание, а такжемарку сплава и условие формирования структуры занести втабл. 7.1.Таблица 7.1№ образцаСтруктура титановых сплавовФ.С.Микроструктура, Название сплава,и составС.С. и увеличе- описание структуэтихниерыфазУсловия формирования структурыНВ2.
Пользуясь диаграммой состояния Ti — ЛЭ (см. рис. 7.2),указать фазовый состав сплава и состав фаз.Содержание отчета1. Цель работы.2. Краткая теоретическая часть.3. Результаты работы, представленные в виде табл. 7.1.4. Выводы о влиянии состава и обработки на структуру и свойства титановых сплавов.Контрольные вопросы1. Каково кристаллическое строение и свойства Ti?2. Как легирующие элементы влияют на полиморфное превращениев Ti?3. Какова роль Al как легирующего элемента в титановых сплавах?4.
Опишите причину возникновения водородной хрупкости в титановых сплавах.1235. Какие структуры могут формироваться в α- и α+β-сплавах?6. При каких условиях в структуре появляются метастабильные α-,α- и -фазы?7. Опишите видманштеттовы структуры в титановых сплавах.8.
Как горячая обработка давлением влияет на структуру титановыхсплавов?9. Опишите структуру и свойства мартенситных фаз в титановыхсплавах.10. Какие фазовые переходы идут при старении титановых сплавов?11. Приведите классификацию титановых сплавов по структуре.12. Опишите особенности сплавов каждого структурного класса.13. Как выбрать температуру под закалку для титанового сплава?14. Опишите жаропрочные титановые сплавы.15. В каких сплавах наблюдается «эффект памяти формы», и на чемон основан?124Литература1.
Гуляев А.П. Металловедение: учебник для вузов. М.: Металлургия, 1986.2. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение итермическая обработка цветных металлов и сплавов: учебник длявузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: МИСиС, 2001.3. Лабораторный практикум / Р.И. Малинина, В.Ю. Введенский, Е.С. Малютина и др.; под ред. Р.И. Малининой и В.Ю. Введенского. М.: МИСиС, 2007.4. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П.
Материаловедение: учебникдля вузов. М.: Металлургия, 1984.5. Лившиц Б.Г. Металлография: учебник для вузов. М.: Металлургия, 1990.6. Металловедение: учебник: в 2 т. Т. 1. Основы металловедения / И.И. Новиков, В.С. Золоторевский, В.К. Портной и др.; подобщ. ред. В.С. Золоторевского.
2-е изд., испр. М.: МИСиС, 2014.7. Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. Металловедение, термообработка и рентгенография: учебник для вузов. М.:Металлургия, 1990.125ПриложениеК Лабораторной работе №4 (п. 1)№ образца3-13-23-33-43-53-6126Состав сталиC-0,42…0,50Si-0,17…0,37Mn-0,5…0,8Cr<0,25C-0,17…0,24Si-0,17…0,37Mn-0,5…0,8Cr-0,60…0,90Ni-2,75…3,15C-0,42…0,50Si-0,17…0,37Mn-0,5…0,8Cr-0,60…0,90Ni-2,75…3,15Mo- 0,2…0,3C-0,90…1,05Si-0,10…0,40Mn-0,8…1,1Cr-0,90…1,20W-1,20…1,60C-0,80…0,88Si-0,50Mn-0,40Cr-3,80…4,40W-5,50…6,50V-1,7…2,1Mo-5,0…5,5C-0,08Si-0,17…0,37Mn-0,2…0,3Cr-17,0…19,0Ni-9,0…11,0Марка сталиР6М538ХН3МАХВГ08Х18Н104520ХН3АОглавлениеПредисловие ...............................................................................................3Лабораторная работа № 1.
Микроструктура отожженныхуглеродистых сталей .............................................................................4Лабораторная работа № 2. Микроструктура чугунов.......................... 18Лабораторная работа № 3. Структура и свойства углеродистой сталипосле термической обработки ..............................................................
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
