Способ обработки титановых сплавов

 

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, включающий плacтичedкую деформацию в /3-области со степенью kQ-8Q, охлаждение, нагрев до температуры на 20-60°С ниже температуры полиморфного превращения, повторную пластическую деформацию, охлаждение, нагрев, окончательную пластическую деформацию со степенью 20-90%, охлаждение с температуры деформации со скоростью 0,02-0,t град/с, нагрев и последующее старение притемпературе на 300-500°С ниже температуры полиморфного превращения , отличающийся тем, что,с целью повышения прочности малоцикловой усталости и повышения коэффициента использования сплавов , пластическую деформацию в области приводят при температуре на 20-l80C выше темепературы полиморфного превращения со скоростью деформирования 30-60,мм/с, нагрев до температуры повторной пластической деформации осуществляют со скоростью 0,12-2,0. град/с, повторную пластическую деформацию проводят со скоростью деформирования мм/с, охлаждение проводят со скоростью 2-7 град/с, окончательную пластическую деформацию осуществляют в интервале темперэтур от ниже до выше температуры полиморфного превращения со скоростью деформирования 0,01- град/с, причем нагрев до температуры окончательной деформации проводят со скоростью О ,25-1 ,5 град/с, (Л после охлаждения нагревают со скоростью 0,05-18 град/с до температуры на 20-300°С ниже температуры полиморфного превращения, охлаждают со скоростью 6-50 град/с, нагрев до температуры старения проводят со скоростью 0,01-0,09 град/с, а охлаждение с температуры старения проводят о со скоростью 0,1-0,4 град/с. 2. Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что повторную пластическую деформацию проводят со степенью 30-70%.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1019007 (511 С 22 F 1/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГП4Й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1- ", цi

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3361391/22-02 (22) 10.12.81 (46) 23 .05.83 ° Бюл. 4 19 (72) А. И. Хорев, С. Л. Натапов

-и А. И. Попов

53) 621. 785. 79 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 677548, кл. С 22 F 1/18, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 725498, кл. С 22 F 1/18, 1978, (54)(57) 1. СПОСОБ ОЪРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, включающий пластическую деформацию e p -области со степенью 40-80, охлаждение, нагрев до температуры на 20-60 С ниже температуры полиморфного превращения, повторную глвстическую деформацию, охлаждение, нагрев, окончательную пластическую деформацию со степенью

20-904, охлаждение с температуры деформации со скоростью 0,02-0,4 град/с, нагрев и последующее старение при температуре на 300-500оС ниже температуры полиморфного превращения, отличающийся тем, что,с целью повышения прочности малоцикповой усталости и повышения коэффициента использования сплавов, пластическую деформацию в ф-области проводят при температуре на 20-180oÑ выше темепературы полиморфного превращения со скоростью деформирования 30-60,мм/с, нагрев до температуры повторной пластической деформации осуществляют со скоростью

0,12-2,0. град/с, повторную пластическую деформацию проводят со скоростью деформирования 5-40 мм/с, охлаждение проводят со скоростью 2-7 град/с, окончательную пластическую деформацию осуществляют в интервале температур от 300вС ниже до 100 С выше температуры полиморфного превращения со скоростью деформированив

0,01-4 град/с, причем нагрев до температуры окончательной деформации Я проводят со скоростью 0,25-1,5 град/с, после охлаждения нагревают со скоростью 0,05-18 град/с до температуры на 20-300 С ниже температуры полиморфного превращения, охлаждают со скоростью 6-50 град/с, нагрев до температуры старения проводят со cKQ ростью 0,01-0,09 град/с, а охлаждение с температуры старения проводят со скоростью 0,1-0,4 град/с. <©

2. Способпоп,1, отличаю- 4) шийся тем, что повторную пласти- <, ) ческую деформацию проводят со сте- е Д пенью 30-7И.

1 1013

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к термоме-ханической обработке — èòàíîâûõ сплавов.

Известен способ обработки титановых сплавсв, заключающийся в нагpe— ,о ве со скорост ьа 60-70 С/мин до (t +20)+(t„+300) C (t темпера ур полиморфного превращения ) деформации

40-804 при скорости деформирования

700-800 см/с, охлаждения cî скоростью 30-220 C/ìèí; нагреве «о скоростью 60-70 С/мин дс {tz 20)+(t

-150}C, деформации -l0-85i при скороО

I сти 700-800 см/с, охлаждении со скоростью 20-200 С/мин, нагреве до 450600 С, выдержке 2-10 ч 11 1.

Недостаток этого способа заключается B том, что полученные изделия обладают низкой прочностью и низкими значениями малоцикловой усталости.

Иаиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки, включающий деформацию 60-80 ;; со скоростью деформирования 700800 ce/c при (t +200)-(оп+350) нагрев со скоростью 0,02-0,1 С/с до (t -20) †(t„-70) С, деформацию 10-30 со скоростью 700-800 см/с; охлажде-ние со скоростью 0,1-1 С/с; нагрев со скоростью 0,02-0,1 С/с до (ь„+20)— (t> +80 ) С, деформацию со скоростью

700-800 см/с, охлаждение со скорост ью О, 1-0, 5" С/с; нагрев со скорост ью

0,05-0,2 С/с до (tÄ-20)+(t„-60) С, деформацию 40-60 (У=700-800 см/C)> охлаждение со скоростью 0,5-5 C/ñ;

Г -О нагрев со скоростblG 0,1-0,5 С/с до .

370-520 С выдержку 4- 1 0 ч, охлаждеФ

4(2 ние 0,5-0,9 С/c (2 ).

Однако известный способ, включающий деформацию .с высокими скоростями и пониженную скорость охлаждения на последнем высокотемпературном режиме обработки, предшествующем старению, дает пониженную проч-ность и низкий уровень малоцикловой усталости, а также низкий коэффициент использования металла (КИМ), Целью изобретения является повышение прочности малоцикловой усталости и повышение коэффициента использования металла, Поставленная цель достигается ( тем, что согласно спо-îáó,,включающему пластическу о деформацию в

Р-области со степенью 40-80, охлаждение, нагрев до температуры

O0 2 на 20-о0 С ниже температ;ры полиморб фного превращения, повторнуЮ пластическую деформацию,. охлаждение „нагрев, окончательную пластическую де,формация с0 cTeпенью 20-90>. ., схлаждение с температуры деформации со с корост ыю О, 02-0 . 4 град/с, нагрев и последующее старение при температуре на 300-500 С ниже тел пературы полиморфнсго превращения, пластическую деформацию в р -области проводят при температуре на 20-180 С выше температуры пслиморфно -о превращения со скоростью деформирова сия 0-60 мм/с,, нагрев до температуры повторной пластической деформации с:уществляют сс скоростью 0,12-2,0 град/с. повторную пластическую деформацию:- рсводят сс

cKopocòью деформирования 5-40 мм/с, охлаждение проводяi со скоростью

2-7 град/с, окончательную пластическую деформацию осуществляют в интервале температур от 30С С ниже дс 100 С

1 выше температуры полиморйно: о превращения со скоростью дефсрмирования

0,01-4 град/с, причем нагрев до температуры окончательной деформации проводят со скоростью 0,25- .,5 град/с, после охлаждения нагревают со скоростью 0,05-18 град/с до темпеэатуры на 20-300 С ниже температуры полиморфнсго превращения . охлаждают со скоростью 6-50 град/с, нагрев pG температуры старения проводят со скоростью 0,01-0,0g град/с, а охлаждение с температуры старения проводят со скоростью 0.1-0.,4 -pap/с, Причем повторную пластичес.<ую деформацию проводят со степенью 3070Ж.

8 процессе первой деформации на прессах с гсниженной сvopccTью происходит одновременное дефсрмирование, от сут ст вуют зоны винтен си вно го разогрева при более низкой температуре (ь +20 }-(с +180 C ) деформирования.

При повторной пластической деформации с еще меньшими скоростями деформирование на прессах в двухфазной области при (l 20)<(t„-60) C создается мелкозернистan однородная структура при деформировании со степенями 30-70 ;,фиксируемая повышенной скоростью охлаждения.

При окончательной пластической деформации металла с исходной мелкозернистой структурой в условиях сверхпластичности при минимальных скоро19007 4 нические свойства полуфабрикатов сплава ВТ19 приведены в таблице.

Для получения сравнительных данных ,параллельно проводилась обработка однотипных деталей из сплава ВТ19, изготовленных по известному способу.

Как видно из таблицы, использование предлагаемого способа обработки титановых сплавов обеспечивает

10 повышение КИИ в 4 раза, увеличение .числа циклов до разрушения в 4-g раз и прочности на 303. Это позволяет повысить качество изготавливаемых полуфабрикатов и изделий из титановых сплавов и уменьшить расход титановых сплавов.

Технико-зкономическая эффективность изобретения заключается в экоI номии металла за счет повышения коэффициента использования металла,повышении прочности и при циклической усталости, что позволяет повысить надежность изделий и снизить их вес.

Ремни обработСпособ обработяеханмческие сарйства

1 Предлагаеиий

0 7 150 10 49

Нагрев до т +20 С, деформация

40 при Ч деф. 30 им/с,охлаждение; нагрев со скоростью

0,12 C/c до В -20, дефориация

30 при V деф. 5 им/с, охлаждение со скоростью 2еC/ñ; нагрев со скоРостью 0,25еС/с до (ап-300) С, дефориация 204 прн V деф, 0,01 ми/с, охлаждение со скоростью 0,02 С/с: нагрев со скоростью 0,05оC/ñ до

t -20, охлаждение со скоростью

6 C/с, нагрев со скоростья

0,01оС/с до (t„-300) С, видержка охлаждение со скоростью 0,1оС/с, 85000

Нагрев до (+180) С, деформация 80ь при Ч деф.60 мм/с, охлаждение; нагрев со скоростью .2,0оС/с до (t>-60) С, деформация

702 при Ч деф. .402, охлаждение с0 скоростью 7 С/с; нагрев со скоростью 1,5 C/c до (t +100) С, деформация со степенью 902 при

Ч деф. 4 им/с, охлаждение при скорости 0,4оС/с1 нагрев со скорост ью 8 С/с до (t0-300) С, охлаждение со скоростью 50 С/с; нагрев со скоростью 0,09 С/с до (t„-50) C, выдержка, охлаждение со скоростью 0,4 С/с

0,9 160 8 50

2 Предлагаемый

120000

0,85 157 9 57

Нагрев до (т +100) С, деформация

603, при Ч. деф. 500 ми/с, охлаидение; нагрев при скорости

l,0оC/с до {t„-40)еС, деформация

503 при Ч деф. 25 мм/с, охлажде3 Предлагаемый

92000

3 10 стях (0,01-4 мм/с) изотермического деформирования в диапазоне температур (t>-30)+{t„+100) С создается высокой однородности мелкозернистая структура и обеспечивается точное формообразование детали точно по профилю штампового инструмента с высоким коэффициентом использования металла.

Нагрев до температуры закалки ,.1Сп-20 )+(t -300 )о С и охлаждение с повышенной скоростью обеспечивают фиксации большого количества метастабильных фаз и интенсивное упрочнение при последней стадии термообработки.

Способ опробован при промышленном производстве штамповок из сплава ВТ19 Температура полиморфного превращения 780 С.

Конкретные технологические режимы осуществления предложенного слособа и полученные при этом мехаа

М, . Число циклов прил кгсlэее Ф 2 61 „р 68 кгс/мм

«ЕфО

}0!9007

Продолжет!ие таблицы

Неханииескив сарйства .V цисло íêÀΠпр 2 .6„„68 << /

4в, (e,,кгс/ям (Ф! ние со скоростью 5оС/с; нагрев при скорости 1 ° О С/с до (t>-!50) Ñ, деформация 704 при V деф, 2 мм/с охлаждение при скорости 0,2 С/с, нагрев со скоростью 10 C/с до" а (t<-150) С,охлаьдение со скоростью

25 C/ñ; нагрев со скоростью

0,05оС/с до (ср-400} С, выдержка, охлаждение со скоростью 0,3 С/с.

Нагрев до (оп+200)+(с„+350) С, деформация 60-80 при V.,деф, 700-800 см/с, охлаждение; нагрев со скоростью 0,02-0,1 С/с до (тп-20) +(t -70 ) С,деформация !О -303 при \! деф. 700 -800 см/r., охлаждение со скоростью 0,1-1 С/с; нагрев со скоростью 0,02-0,1оС/с до (t i20) +(t„730) C; деформация с

Ч д™ест. 700-800 см/с, охлаждение со скоростью 0,1-0,5оС/с, нагрев со скоРостью О 05-0 2 С/с до (t<-20)+(t>-60) С, деформация

40-604 при. Ч деф. 700-800 см/с, охлаждение 0,5-5оС/с, Нагрев

0,1-0,5оC/с охлаждение со скоростью 0,5-0,9 С/с

Известный

О 18

0,20

35-50 18000-»ООО

130

Составитель А, Зенцов

Техред C,Мигунова Корректор С. Шекмар.

Редактор О. Половка филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, Заказ 3640/22 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам, изобретений и открытий

ll)035, Москва, N-35, Рауыская наб., д. 4/5