Способ обработки заготовок из титановых сплавов

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, преимущественно крупногабаритных, включающий первую деформацию при температуре / области , охлаждение, вторую деформацию при температуре(()-области, нагрев, третью деформацию при температуре, превышакяцей температуру второй деформации , и окончательное охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения пластичности, предела выносливости, а также получения мелкодисперсной равноостной структуры , первую деформацию проводят со степенью 40-60%, вторую деформацию ведут в направлении, перпендикулярном направлению первой деформации (Л со степенью 30-40% при температуре,, соответствующей содержанию об-фазы в количестве 601-75%, третью дефор мацию ведут в (oi+ /)-области со степенью 30-40% в интервале от температуры, соответствующей содержанию о(-фазы в количестве 15-55%, а. окончательное охлаждение проводят со скоростью САЭ 0,01-0,05 град/с. :л со эо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (и) 4 (51) 2>

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И Of ÍÐÛÒÈÉ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВ О ЯСНОМУ СВИДЮ Ю ЬСТВУ (21) 3626О71/22-02 (22) 27.07.83 (46) 23,01.85. Бюл. У 3 (72) И.А.Акмулин, А.Я.Вишнякова, А.Н.Ершов, В.С.Левченко, В.К.Портной, И.И.Новиков, О.М.Смирнов, И.Л.Федотов и М.А.Цепин (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (53) 621.785.79(О88.8) (56) 1.Портной В.К. и др. Термомеханическая обработка для уЛучшения сверхпластичности двухфазных титановых сплавов. - "Технология легких сплавов". 1980, У 3, с.41-46.

2. Евменов О.П. Исследование термомеханических параметров ковки титановых сплавов и разработка технологии получения -заготовок с однородной мелкозернистой структурой.

Дис. на соиск. учен. степени канд. техн. наук. М., 1978, с.84-90. (54) (57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК

ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, преимущественно крупногабаритных, включающий первую деформацию при температуре Р --области, охлаждение, вторую деформацию при температуре(М Я-области, нагрев, третью деформацию при температуре, превышающей температуру второй деформации, и окончательное охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности, предела выносливости, а также получения мелкодисперсной равноостной структуры, первую деформацию проводят со степенью 40-60Х вторую деформацию ведут в направлении, перпендикулярном направлению первой деформации со степенью 30-40Х при температуре,, соответствующей содержанию Ot.-фазы в количестве 6$-75Х, третью деформацию ведут в (C4 p)-области со степенью

30-40Х в интервале от температуры, соответствующей содержанию ot -фазы в количестве 15-55Х, а окончательное охлаждение проводят со скоростью

0 01-0,05 град/с.

1135798

Изобретение относится к металлур" гии, в частности к обработке титановых сплавов, преимущественно двух" фазных, и может быть использовано при обработке крупногабаритных заготовок, преимущественно слитков для подготовки структуры и последующей деформации в состоянии сверхпластичности.

Известен способ обработки, вклю- t0 чающий нагрев и деформацию при температуре -области, последующую закалку, нагрев и деформацию при температуре (ot Ф tj)-области (1 ) .

Недостатком этого способа является невозможность получения крупногабаритных заготовок с однородной мелкозернистой структурой по всему сечению вследствие низкой теплопроводности титановых сплавов. 20

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ обработки, включающий первую деформацию при температуре р-области, охлаж- 25 дение, вторую деформацию при температуре (М Ф p) -области, нагрев, третью деформацию при температуре -области )2j .

Недостатком известного способа является то, что обеспечивая нолучение однородной, мелкозернистой макроструктуры по всему сечению заготов" ки, микроструктура является пластинчатой, что понижает характеристики пластичности, предел выносливости, повышает. чувствительность к надрезу, а также делает невозможным последующее деформирование в состоянии сверх" пластичности.

Цель изобретения - повышение пластичности, предела выносливости, а также получение мелкодисперсной рав" иоостной структуры.

Поставленная цель достигается 45 тем, что согласно способу, включающему первую деформацию при температуре -области, охлаждение, вторую деформацию при температуре(К ) -области, нагрев, третью деформацию при 50 температуре, превышающей температуру второй деформации и окончательное охлаждение, первую деформацию прово;дят со степенью деформации 40-60Х зторуюдеформацию ведут в направлении 55 перпендикулярном направлению первой деформации со степенью 30-40Х при температуре, соответствующей содержаниюф„ -фазы в количестве 60-75Х третьЮ деформацию ведут в (cta p) -области со степенью 30-40Х в интервале от температуры, соответствующей содержаниюК -фазы в количестве 15-55Х, а;окончательное охлаждение проводят со скоростью 0,01-0,05 град/с, При обработке в Р-области путем однонаправленного деформирования о-зерна вытягиваются в направлении течения металла. Для того, чтобы большинство зерен претерпели такую деформацию, ее степень должна составлять 40-60Х, что связано с неравномерностью реальных процессов обработки металлов давлением. Дальнейшее повышение степени деформации не приводит к заметному повышению механических свойств и иэмельчению микроструктуры, а сопровождается повышением усилия обработки и в ряде случаев растрескиванием сплава, Вторая деформация в(К4 3) -области в перпендикулярном направлении обеспечивает эффективный наклеп М -оторочки, выделившейся по границам Р-зерен и поэтому имеющей также преимущественную ориентацию, кроме того, наклепу подвергаются и внутризеренные (,-пластины, менее грубые, чем -оторочка, При этом степень деформации должна составлять 30-40Х. Предел содержания -фазы в 60-75Х при этом обусловлен тем, что при более низком содержании наклеп. внутризеренных к .-пластин оказывается недостаточным, что в конечном счете приводит к наличию пластинчатой(6 -фазы в структуре заготовки. Превышение содержания

М-фазы в сплаве более 75Х приводит к снижению пластичности сплава. При нагреве до температур третьей деформации происходит растворение О -фазы, которое вследствие предварительного наклепа и нолигонизации приводит к ее фрагментации. Температура третьей деформации соответствует содержанию

М-фазы в интервале, нижнее значение которого 15Х а верхнее значение находится на 20Х ниже содержания К-фазы при второй деформации. Нижнее значение обусловлено. тем, что при нагреве до более высоких температур последующее охлаждение приводит к выделению -пластин по границам рекристаллиэованной/3 -фазы, что ухудшает пластические свойства и препятствует протеканию сверхпластической

3 деформации при последующей обработке. Верхнее значение содержания

Ж-фазы обусловлено тем, что при нагреве от температур второй деформации до температуры третьей деформации превращению должно подвергнуться не менее 20Х ц,-фазы для обеспечения последующей ее фрагментации. При этом величина третьей деформации должна быть 30-40Х для получения

Х-фазы в виде частиц круглой формы.

Повышение величины деформации при третьей и второй деформации более

40Х как и при первой деформации, не приводит к заметному повышению механических свойств сплава, а спо:-собствует повышению усилия деформи. рования и приводит к растрескиванию

-заготовки, Окончательное охлаждение проводят .со скоростью 0,01-0,05 град/с, т.е. не превышающей критическую, ниже которой фазовое превращение проходит путем-роста чдотицо -фазы, при этом характер структуры ие меляется; она представляет собой смесь частиц

0t-и (3-фазы округлой формы, величиной не более 5-7 мкм, что обеспечивает, высокие значения пластичности, предела выносливости и меньшую чувствительность к надрезу по сравнению с пластинчатой структурой. При этом становится возможной последующая обработка в сверхпластичном состоянии, для которой необходимо, чтобы зерна были округлой формы, величиной не более 10 мкм,.

При охлаждении со скоростью выше

0,05 град/с структура представляет собой смесь Ж-частиц округлой формы

1135798 4 и частиц cP превращенной структурой (с пластинчатой g -фазой ), что значительно ухудшает характеристики сверхпластической деформации. Охлаждение со скоростью менее O 01 град/с приводит к огрублению частицМ -фазы и росту их до 7-8 мкм, что ухудшает характеристики сверхпластичности.

Пример. Литые образцы. сплава

10 ВТЗ-1 с температурой полиморфного превращения 980 С обрабатывают предлагаемым и известным способами. Режимы обработки и свойства полученных полуфабрикатов приведены в таблице.

Как видно из данных, представленных в таблице, предлагаемый способ позволяет повысить пластичность и предел выносливости титановых сплавов по сравнению со сплавами, обра2О ботанными известным способом. Кроме того, предлагаемый способ позволяет получать без введения дополнительного количества нагревов крупногабаритные заготовки с мелкозернистой

25 макро-и микроструктурой, пригодные к дальнейшей обработке в состоянии сверхпластичности, При этом структура, полученная таким способом, обеспечивает повышение предела выносливости на !5-20Х, удлинения на 30-50Х, поперечного сужения на 30-50Х. Коэффициент скоростной чувствительности повышается от 0,25-0,35 до 0,750,8.

Texннко-экономическая эффективность предлагаемого способа обусловлена тем, что он, по сравнению с известным способом, обеспечивает возможность при последующей штамповке снизить усилие деформации и приблизить размер поковки к размерам детали.

1135798 а - » О

Ф ъ ».1 А »1ъ - сФ

7, 1 е»n»»» о о g»n g e ь ь b А А Ь ) А ь

D C4 С»

Ь Ь 4

В

В В ю са, ао

В В В о о о а а а о о о

В ° В о о о я 9 9 я я 3 о. я о о о о»n о

Ф Ф Ф Ф Ф и» i»» а»» В О Я

cv и м e e

C»» C»» О» C»» C»» ° C»»

О о О Д о О о Д

О О uh В.» О 0 О О а е а r Е, а ч» Ч»

В ю о о м е е

3 3 Ж а 3 Ж 3 3 а О О О О О Ф Ф Ф о 3 g g g o

Я и, сч сч и е cv

О о

»»»

О сВ

М л

В о

М

О

В

О г а

С» е о ь о 0Я

4 4

ri л

В В о о

4n»»ъ о о

В ° о о о

А 4 а л

В II о о

lA о о

В б ь о

»» »»»» и сч

Ос О