Способ термической обработки деталей из титановых сплавов

 

Изобретение может быть использовано в термической обработке сварных и штампованных заготовок. Цель изобретения - уменьшение наводороживания, газопоглощения и повышение прочностных характеристик заготовок из титановых сплавов. Нагрев заготовок ведут в изолированном песочным затвором объеме печи в воздушной среде в две стадии. Первая - нагрев до температур 150 - 200°С, выдержка 2-3 ч, вторая - до температур 500 - 750°С, выдержка от 0,25 до 2 ч, причем садка комплектуется таким образом, чтобы отношение объема печного пространства к площади заготовок не превышала 0,05. Способ позволяет снизить процесс наводороживания и газонасыщения, увеличить прочностные характеристики, особенно усталостную прочность и эксплуатационную надежность деталей, конструкций из титановых сплавов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области термической обработки сварных и штампованных титановых заготовок, в частности для снятия внутренних напряжений, образовавшихся в результате механической обработки, листовой штамповки, сварки и т.п.

Известен способ термообработки - неполный низкий отжиг для снятия внутренних напряжений (п.2.11. инструкция ВИАМ N 685-76): Температура неполного отжига от 445 до 680^oC, время выдержки при температуре отжига не менее 0,5-8,0 ч в зависимости от сплава, сложности детали или изделия и источника внутренних напряжений.

Недостаток - возможно газонасыщение поверхностным слоем заготовок. Если отжиг проводить по указанному режиму в вакууме, то уменьшаются прочностные свойства заготовок.

Известен способ термообработки титановых заготовок, заключающийся в том, что после вакуумного отжига проводится напуск воздуха при 250^oC. Напуск воздуха при 250^oC не только приводит к образованию защитной оксидной пленки на поверхности заготовок, но и повышает несколько механические свойства сплавов.

Значительное повышение механических свойств наблюдается у титановых сплавов после термообработки по способу, заключающемуся в отжиге сварных соединений из тонких листов сплава ОТ4 при 550^oC на воздухе от 1 до 2 ч по сравнению с отжигом в вакууме при тех же режимах. Указанный способ является прототипом.

Недостатком данного способа термообработки заготовок из титановых сплавов является наводороживание и газопоглощение в процессе термообработки.

Цель изобретения - уменьшение наводороживания, газопоглощения и повышение прочностных характеристик заготовок из титановых сплавов.

Цель достигается тем, что в изолированном песочным затвором объеме печи в воздушной среде нагрев ведут в две стадии: первая - до температур 150-200^oC, выдержка 2-3 ч; вторая - до температур 500-750^oC, выдержка от 0,25 до 2 ч. Температура и время выдержки при отжиге регламентируется маркой сплава, толщиной и конфигурацией заготовок, а также начальной стадией растворения оксидной пленки.

На первой стадии нагрева идет интенсивный процесс освобождения поверхности заготовок от влаги и в конечном итоге от водорода. На поверхности создается плотнейшая защитная оксидная пленка. Эта пленка предохраняет на второй стадии нагрева от наводороживания, а также в выбранном интервале времени и температуры эта пленка является защитой от газопоглощения.

Уменьшение газопоглощения обеспечивается изолированным объемом воздуха в печном пространстве и отношением объема воздуха к поверхности загружаемых деталей, которое должно составлять 0,05.

Эти признаки являются новыми и неизвестными в литературе, что и позволяет признать соответствие технического решения критерию изобретения "Новизна".

Сравнение заявленного не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными признаками в заявленном изобретении, и признать заявленное решение соответствующим решению "Существенные отличия".

Способ осуществляется следующим образом. Подготовленные для отжига детали загружаются в разогретую до температуры 150-200^oC электропечь с песочным затвором и выдерживаются после подхода температуры до заданной 2-3 ч. После выдержки заготовки и детали охлаждаются на воздухе. Затем загружаются в разогретую до температуры 500-750^oC электропечь с песочным затвором и выдерживаются от 0,25 до 2 ч после подхода температуры до заданной. По истечении выдержки детали, заготовки или конструкции охлаждаются на воздухе.

Садка комплектуется таким образом, чтобы отношение объема печи к поверхности заготовок было не более 0,05.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет уменьшить наводороживание, газонасыщение и увеличить прочностные характеристики, а также усталостную прочность у титановых сплавов, как показано в таблице для сплава ВТ20. Загрузку заготовок в печь по предложенному способу осуществляли с обязательным условием, чтобы отношение объема печи к площади заготовок было не более 0,05.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, включающий нагрев, выдержку и охлаждение в воздушной среде, отличающийся тем, что нагрев ведут до 150 - 200^oС, выдержку проводят в течение 2 - 3 ч, а после охлаждения дополнительно нагревают до 500 - 750^oС и выдерживают 0,25 - 2,0 ч, причем все этапы термообработки проводят в изолированном объеме при отношении объема воздуха печи к площади деталей не более 0,05.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изолированный объем в печи создается посредством песочного затвора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2