Обзор литературы – виды титановых сплавов (область применения, системы легирования, различные виды классификации, свойства – структура)
2. Деформация титановых сплавов (как обычно проводится, какие структурные изменения происходят).
Повышение качества металлопродукции, выпускаемой нашей металлургической промышленностью, связано с созданием и осуществлением эффективных технологических процессов, базирующихся на современных достижениях науки.
Применительно к металлам и сплавам такие эффективные процессы реализуются в различных схемах комбинированной обработки, позволяющих повысить эксплуатационные свойства этих материалов путем целенаправленного изменения их структуры и тонкого строения.
Одним из наиболее универсальных методов создания таких структурных изменений в металлических материалах является деформация.
При рациональном сочетании температуры, степени и скорости деформирования можно получить развитую, устойчивую и равномерную субструктуру. В сочетании с фазовыми превращениями этот способ воздействия на металлы и сплавы определяет создание общей мозаичности строения и равномерное распределение полупроницаемых барьеров для движущихся дислокаций. Таким образом, удается решить ранее неразрешимую задачу – одновременное повышение сопротивления пластической деформации и сопротивления разрушению. Это позволяет при современном уровне развития металловедения высокопрочных сталей и сплавов рассматривать деформацию не только и не столько как процесс формоизменения, но и как мощный способ воздействия на тонкое строение и отсюда на структурно-чувствительные свойства металлов и сплавов, определяющие их эксплуатационные свойства [18],
По определению М. Л. Бернштейна [1] термомеханическая обработка – это совокупность операций деформации, нагрева и охлаждения (в различной последовательности), в результате которых формирование окончательной структуры металлического сплава, а следовательно, и его свойств проходит в условиях повышенной плотности несовершенств строения, созданных пластической деформацией.
…
4. Конкретные виды термической обработки, применяемые для сплава ВТ-6 с описанием структуры и свойств.
Термомеханическая обработка образцов, заключающаяся в нагреве до температур закалки (850, 900 и 950 ºC), выдержке в течение 50 минут и последующей деформацией прокаткой со степенью 30% при этих температурах, охлаждении в воде и последующем старении (отпуске) по режимам, указанным в таблице 1.
Таблица 1 – Механические свойства сплава ВТ-6 после УТО
Режим обработки δ, % ψ, % σв, МПа σ0,2, МПа
850 ºС 1 час (вода) +
400 ºС – 10 часов (в-х) 16 45 1080 960
900 ºС 1 час (вода) +
400 ºС – 10 часов (в-х) 15 47 1095 995
950 ºС 1 час (вода) +
450 ºС – 10 часов (в-х) 17 53 1095 1010
Микроструктура сплава после деформации при 850 °С по сравнению со структурой аналогичного закаленного образца имеет характерную вытянутость зерен первичной α – фазы вдоль направления прокатки (рисунок 2, а).
С увеличением температуры деформации до 900 °С (рисунок 2, б) происходит частичное растворение первичной α – фазы. При температуре деформации 950 °С (рисунок 2, в) по сравнению с образцом закаленным с этой же температуры в структуре наблюдается небольшое увеличение объемной доли первичной α – фазы (примерно на 3-5%), что мы связываем с процессами подстуживания образца в ходе деформации, так как прокатка проводилась в валках без дополнительного подогрева.
Фрагменты дифрактограмм для образцов деформированных при температурах 850, 900, и 950 °С с последующим охлаждением в воде представлены на рисунке 3. Анализ дифрактограмм показал, что после деформации при температурах 850 и 900 °С β – фаза в меньшей степени претерпевает мартенситное превращение, по сравнению с закаленными образцами. Об этом свидетельствует более высокая интенсивность линии (200)β на дифрактограммах (рисунок 3).
…
Принятая в настоящее время классификация титановых сплавов, предложенная С.Г. Глазуновым, основана на структуре, которая формируется в них по принятым в промышленности режимам термической обработки [1-6]. Согласно этой классификации следует различать:
1) α-титановые сплавы, структура которых представлена α-фазой;
2) псевдо-α-сплавы, структура которых представлена в основном α-фазой и небольшим количеством β-фазы (не более 5 %);
3) (α+β)-сплавы, структура которых представлена в основном α- и β-фазами;
4) псевдо-β-сплавы со структурой в отожженном состоянии, представленной α-фазой и большим количеством β-фазы; в этих сплавах закалкой или нормализацией с температур β-области можно легко получить однофазную β-структуру;
5) β-сплавы, структура которых представлена термодинамически стабильной β-фазой,
Выделяют также сплавы переходного класса, которые по структуре и протекающим в них превращениям занимают промежуточное положение между (α+β)- и псевдо-β-сплавами [3]. Титановые сплавы переходного класса характеризуются тем, что при охлаждении из β-области или изотермическом нагреве β-фаза может претерпевать при некоторых условиях β→α”(ω)-превращение [7]. В зависимости от содержания легирующих элементов их структура после закалки из β-области может быть представлена или одной β-фазой, или β-фазой и мартенситом [3].
В качестве количественной характеристики, определяющей положение сплавов в этой классификации, можно использовать коэффициент β-стабилизации сплава (Кβ), и молибденовом эквиваленте ([Мо]экв) [1, 7 – 10]. Коэффициент β-стабилизации сплава определяется по соотношению:
K_β=C_1/C_1кр +C_2/C_2кр +C_3/C_3кр +⋯+C_i/C_iкр , (1.1)
в котором C1, С2, С3, … Ci – содержание различных β-стабилизаторов, а С1кр, С2кр, С3кр … Ciкp – критические концентрации (С”кр), свыше которых в соответствующих двойных системах закалкой фиксируется только β-фаза с ω-фазой внутри нее, а мартенситное превращение подавляется [3,9].
….
1. Металловедение титана и его сплавов / Белов СП., Брун М.Я., Глазунов С.Г. и др. М.: Металлургия, 1992. 352 с.
2. Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Конструкционные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1974. 368 с.
3. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: МИСИС, 1999.416 с.
4. Колачев Б.А. Физическое металловедение титана. М.: Металлургия, 1976. 184 с.
5. Цвиккер У. Титан и его сплавы. М.: Металлургия, 1979. 511с.
6. Коллингз Е.В. Физическое металловедение титановых сплавов. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1988.224 с.
7. Моисеев В.Н. Бета – титановые сплавы и перспективы их развития // МиТОМ. 1998. № 12. С. 11 – 14 с.
8. Металлография титановых сплавов / Борисова Е.А., Бочвар Г.А., Брун М.Я. и др. М.: Металлургия, 1980.464 с.
9. Колачев Б.А. Основные принципы легирования титановых сплавов // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1996. № 4,34 – 41 с.
10. Колачев Б.А., Рынденков Д.В. О сопоставлении состава и свойств титановых сплавов но эквивалентам молибдена и алюминия // Металлы. 1995. №4. С. 68-76.
11. Понова Л.Е., Понов А.А. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета-раствора в сплавах титана: справочник термиста. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1991. 503 с.
12. Полькин И.С. Упрочняющая термическая обработка титановых сплавов. М.: Металлургия, 1984. 92 с.
13. Штамповка, сварка, пайка и термическая обработка титана и его сплавов в авиастроении / Братухин А.Г., Иванов Ю.Л., Марьин Б.Н. и др. М.: Машиностроение, 1997 г. 600 с.
14.Титановые сплавы в машиностроении / Чечулин Б.Б., Ушков С.С., Разуваева И.Н. и др. Л.: Машиностроение, 1977. 248 с.
15. Горынин И.В., Чечулин Б.Б. Титан в машиностроении. М.: Машиностроение, 1990. 400 с.
16. Наука, производство и применение титана в условиях конверсии // Докл. I Междунар. научно-практич. конф. по титану стран СНГ. М.: ВИЛС. 1994.
17. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Механические свойства титана и его сплавов. М.: Металлургия, 1974. 544 с.
18. Бернштейн М.Л. Структура деформированных сплавов. М.: Металлургия, 1977.432 с.
19. Хэммонд K., Наттинг Дж. Металловедение жаропрочных и титановых сплавов // В кн. “Деформация и свойства материалов для авиационной и космической техники”. М.: Металлургия, 1982. С. 73 -112.
20. Глазунов С. Г. Хорев А. И. Легирование и термическая обработка титановых сплавов. Сборник статей. М.: ОНТИ ВИАМ, 1977. 270 с.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (105 отзывов)
4.8 (40 отзывов)
5 (22 отзыва)
4.9 (826 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
4.8 (373 отзыва)
4.9 (298 отзывов)
4.9 (66 отзывов)
4.9 (343 отзыва)
