Термообработка титана и его сплавов

Термообработка титановых сплавов

Титановые сплавы подвергают рекристаллизационному отжигу и отжигу с фазовой перекристаллизацией, а также закалке и старению. Для повышения износостойкости и задиростойкости титановые сплавы подвергают азотированию или оксидированию.

Рекристаллизационный отжиг применяют для α-сплавов титана для снятия наклепа после их холодной обработки давлением. Температура рекристаллизациоииого отжига 520- 850°С в зависимости от химического состава сплава (легирующие элементы повышают температуру рекристаллизации) и вида полуфабриката (более низкая температура для листов, более высокая для прутков, поковок, штампованных деталей).

Отжиг с фазовой перекристаллизацией применяют для (α+β) сплавов с целью снижения твердости, повышения пластичности, измельчения зерна, устранения структурной неоднородности. Применяют простой, изотермический и двойной отжиг; температура нагрева при отжиге 750-950°С (в зависимости от сплава).

При простом отжиге (α+β) сплавов их нагревают до температуры отжига, выдерживают и медленно охлаждают. Образующаяся при нагреве β-фаза (иногда с остаточной α-фазой) при медленном охлаждении распадается с выделением α-фазы, в результате чего образуется структура α и β-фаз, близкая к равновесной.

При изотермическом отжиге после выдержки при температуре отжига детали охлаждают до 500-650°С (в зависимости от сплава) в той же печи или переносят в другую печь и выдерживают определенное время, необходимое для распада β-фазы, и охлаждают на воздухе. При изотермическом отжиге сокращается продолжительность отжига, а пластичность получается более высокой.

При двойном отжиге детали нагревают до температуры отжига, выдерживают и охлаждают на воздухе. Затем повторно нагревают до 500-650°С, выдерживают и охлаждают на воздухе. Двойной отжиг по сравнению с изотермическим отжигом повышает предел прочности при незначительном снижении пластичности и сокращает длительность обработки. При двойном отжиге распад β — фазы происходит при охлаждении на воздухе от температуры первого отжига и в процессе второго отжига, который в данном случае является фактически старением; образующиеся мелкодисперсные продукты распада упрочняют сплав.

Титановые сплавы, содержащие β-стабилизатор, подвергают упрочнению термической обработкой — закалкой и старением. Схема превращений при закалке титановых сплавов в зависимости от содержания β-стабилизатора приведена на рис. 44.

При закалке титановых сплавов в зависимости от содержания β-стабилизатора образуются неравновесные фазы α’ α» ω. Их называют мартенситными т.к. эти фазы образуются из β — фазы в результате бездиффузионного (мартенситного) превращения.

Фаза α’ представляет собой пересыщенный твердый раствор легирующих элементов в α-титане. Она как и α-фаза, она имеет гексагональную кристаллическую решетку (несколько искаженную подобно мартенситу в сталях) и игольчатую микроструктуру; по сравнению с α-фазой β’-фаза несколько тверже и прочнее она образуется в титановых сплавах с малой концентрацией легирующих элементов. Фаза α» представляет собой, подобно α’-фазе, пересыщенный твердый раствор легирующих элементов в α-титане, но по сравнению с α’-фазой более пересыщена, так как образуется в сплавах с большей концентрацией легирующих элементов. Кристаллическая решетка α»-фазы ромбическая. Эта фаза образуется только в титановых сплавах, легированных такими элементами как (Mo, V, Nb и др.), атомные радиусы которых близки к атомному радиусу титана. Как и α’-фаза, она имеет игольчатое строение, а твердость и прочность ее значительно ниже.

Фаза ω представляет собой соединение электронного типа с искаженной гексагональной кристаллической решеткой, когерентно связанной с решеткой β-фазы. Подобно α’- и α»-фазам превращение β — ω происходит без диффузионным путем, но образующаяся структура не имеет игольчатого строения. При наличии ω-фазы повышается твердость, но резко снижается пластичность сплавов, поэтому следует применять режимы, исключающие образование при термической обработке ω-фазы, охрупчивающей сплав. Нестабильная β-фаза (βм), фиксируемая с высокой температуры

Превращения, происходящие в титановых сплавах с различным содержанием β — стабилизатора при быстром охлаждении (закалке) от температуры выше линии Ас3 при которой сплавы имеют структуру устойчивой β–фазы зависят от концентрации β-стабилизаторов.

При концентрации β-стабилизатора меньше концентрации точки с1 на линии Мн в сплавах начинается и на линии Мк заканчивается мартенситное превращение β — фазы в α’ — фазу .

При концентрации β — стабилизатора от точки с1 до точки с2 вместо α’-фазы образуется α»-фаза и это превращение начинается в сплаве II-II при температуре t3 и заканчивается при температуре t4.

Рис. 44. Схема превращений при закалке титановых сплавов

в зависимости от содержания β-стабилизатора

При концентрации β-стабилизатора от точки с2 до точки скр мартенситное превращение при понижении температуры не заканчивается. Следовательно, β — фаза только частично превращается в β»-фазу и образуется структура α»+β. Сохранившаяся β — фаза является нестабильной βм.

При концентрации β-стабилизатора от точки скр до точки с3 при закалке внутри β-твердого раствора образуется ω-фаза. Это превращение никогда не доходит до конца, и поэтому сплав состоит из βм+ω. При концентрации β-стабилизатора от точки с3 до точки с4 при закалке фиксируется нестабильная β-фаза. При концентрации β — стабилизатора больше точки с4 сохраняется стабильная β — фаза.

При закалке титановых сплавов от температур ниже линии т.е. из (α+β)-области, в β-фазе произойдут те же превращения, но в структуре сохранится также еще и α — фаза.

, представляет собой пересыщенный твердый раствор на основе β-титана.

Образовавшиеся в результате закалки метастабильные фазы α’, α», ω и βм при последующем нагреве переходят в более стабильные дисперсные структуры. На процесс старения и получаемые при этом результаты влияют состав сплава, его структура после закалки, температура и длительность старения.

При старении α-сплавов со структурой после закалки α’-фазы происходит превращение α’→ α.

При старении (α+β) — сплавов в зависимости от структуры, полученной после закалки, происходят следующие превращения:

Изменение структуры сплавов при старении, как результат распада мартенситных фаз и пересыщенного твердого вызывает упрочнение сплава. Наибольший эффект упрочнения получается при распаде α» и βм-фазы (рис.45).

Рис.45.Изменение прочности титановых сплавов после закалки с температуры Т1 (1), старения (3) и суммарный эффект от термообработки (2)

Закалка и старение α-сплавов (ВТ5) и псевдо- α сплавов (ОТ4 и др.) почти не изменяют механических свойств, и поэтому сплавы этой группы подвергают только отжигу. Закалкой и старением (α+β)-сплавов (ВТЗ-1, ВТ6, ВТ8 и др.) можно получить значительное упрочнение. Эти сплавы закаливают из двухфазной (α+β)-области (800-920°С в зависимости от сплава) и подвергают старению при температурах 450-550°С от 2 до 16 ч. С повышением температуры закалки увеличивается прочность и снижается пластичность. Хорошее сочетание прочности и пластичности достигается старением при 500 -550° С. Например, сплав ВТЗ-1 после закалки в воде от 835°С и последующего старения при 500°С имеет σв = 1500 МПа, δ = 7%, ψ = 17%.

Из всех видов химико-термической обработки титановых сплавов наибольшее распространение получило азотирование, осуществляемое в среде азота или в смеси азота и аргона при температурах 850-950°С в течение 10-50 час. Микроструктура азотированного слоя состоит из хрупкой зоны нитридов на поверхности толщиной 5-20 мкм и глубже расположенной зоны твердого раствора азота в α-титане толщиной 0,1- 0,15 мм с твердостью HV 800-1000. Хрупкую поверхностную нитридную зону удаляют шлифованием.

Читайте также  Станки по деревообработке для дома

Детали из титановых сплавов после азотирования обладают хорошими антифрикционными свойствами, повышенным пределом выносливости, коррозионной стойкостью и высокой износостойкостью.

Термическая обработка титана

Механические свойства титана в большей степени определяются присутствующими в нем фазами, чем составом сплава. Легирующие элементы частично замещают атомы титана в решетке и тем самым изменяют его свойства. В действительности же содержание той или иной фазы в сплаве в большей мере зависит от циклов нагревания и охлаждения, чем от такого замещения атомов. Большинство легирующих добавок стабилизирует объемно-центрированную в-фазу и понижает температуру превращения до такой степени, что при комнатной температуре сплавы представляют смесь фаз а и в.
а-фаза, кристаллизующаяся в гексагональной решетке, сравнительно мягка, вязка и пластична, тогда как в-фаза обладает большими твердостью и прочностью, но меньшей пластичностью. Таким образом, изменяя относительное содержание этих фаз, можно изменять механические свойства сплава. Для этого пользуются закалкой, отпуском, непрерывным охлаждением, изотермическим превращением, гомогенизацией и старением.
Закалка. При быстром охлаждении в воде или в соляном растворе из в-области (минимальная температура которой зависит от состава сплава) тенденция к образованию а-фазы подавляется, что ведет к сохранению в-фазы. Однако сплавы с определенным составом претерпевают при закалке специфическое мартенситное превращение, механизм которого не вполне ясен. Образование подобной структуры, состоящей из так называемой а’-фазы, приводит к некоторому искажению решетки, в результате чего материал становится по сравнению с а-фазой более твердым и вязким, упрочняется и лучше противостоит усталости.
Отпуск. Если титановый сплав закалить с высокой температуры и затем, нагрев его до температуры ниже в-превращения, выдержать при этой температуре определенное время и быстро охладить опять, то такая операция будет называться отпуском. Отпуск характеризуется тремя факторами: фазовым составом сплава, продолжительностью и температурой отпуска. Если исходная структура содержит а’-фазу, то при отпуске наблюдаются изменения двоякого рода: а’-фаза превращается в а-фазу, и зерна а-фазы с течением времени становятся зубчатыми по форме. В результате этого твердость и прочность уменьшаются, а пластичность и ударная вязкость повышаются.
Однако структуры, состоящие из смеси фаз а и в, этому правилу не подчиняются: первичная а-фаза остается неизменной, а в-фаза распадается с образованием а-фазы. При низких температурах происходит дополнительное образование а-фазы, вследствие чего низкая температура отпуска ведет к более значительному уменьшению прочности и твердости и большему повышению пластичности, чем при высокотемпературном отпуске той же продолжительности. Это особенно заметно наблюдается в том случае, когда материал перед отпуском подвергается горячей обработке при температурах (a+в) -области. Однако этот процесс зависит от времени, так что материалу можно сообщить по сути дела одинаковые свойства как путем длительного отпуска при низких температурах, так и путем кратковременного отпуска при высоких температурах.
Гомогенизация и старение. Если титановый сплав закалить из в-области или из верхней части (а+в)-области и затем нагреть вновь до температур (а+в)-области, то принято говорить, что этот сплав подвергся гомогенизации и старению. Подобная обработка титановых сплавов приводит к тем же результатам, что и отпуск, если не считать того, что исходная структура в этом случае состоит преимущественно из в-фазы. Кратковременное старение обеспечивает максимальную твердость, обусловленную образованием в’-фазы. При более длительном старении эта в’-фаза распадается с выделением а-фазы, что приводит к снижению твердости и повышению пластичности.
Изотермическое превращение. При охлаждении сплава из в-области до температур (а+в)-области и выдержке при них в течение определенного времени с последующим быстрым охлаждением до комнатной температуры происходит изотермическое превращение с выделением а-фазы из в-фазы. При высоких температурах а-фаза выделяется сначала по границам зерен в-фазы, а затем и внутри них самих. Если эту обработку проводить при температурах несколько ниже температуры превращения, то сначала вследствие образования в’-фазы получается весьма высокая твердость. Если же продолжительность выдержки увеличить, то твердость и прочность материала снижаются, а его пластичность и вязкость возрастают. При более низких температурах происходит постепенное повышение твердости и хрупкости, причем при длительных выдержках можно достичь более высокой твердости, чем при кратковременной высокотемпературной термообработке. Однако при достаточно большой выдержке в случае низкого отпуска вследствие повышенного содержания а-фазы достигается лучшая пластичность за счет прочности.
Непрерывное охлаждение. Непрерывное охлаждение представляет собой понижение температуры сплава из в-области с любой скоростью без остановок или повторных нагревов. Уже рассматривавшаяся выше закалка представляет собой особый вид непрерывного охлаждения. Скорость охлаждения определяет продолжительность прохождения интервала превращения. Высокие скорости охлаждения подавляют образование а-фазы и способствуют более или менее полному сохранению в-фазы, что приводит к получению сравнительно твердого материала. Несколько меньшие скорости охлаждения дают значительно более твердый и хрупкий материал со структурой в’-фазы. Малые скорости охлаждения приводят к образованию двухфазной структуры. Чем меньше скорость охлаждения, тем больше образуется а-фазы, что сопровождается повышением пластичности и вязкости с одновременным снижением твердости. Хотя может показаться, что одинаковые свойства достижимы термообработкой различных видов за счет выбора температуры и продолжительности операций, в действительности же существуют некоторые режимы термической обработки для определенных составов сплавов, дающие оптимальные свойства готового продукта.
Когда от материала требуется высокая твердость, его следует подвергать такой термообработке, которая обеспечивает достижение вершины кривой на диаграмме. Наивысшая твердость всего образца лучше всего получается закалкой малолегированного сплава (область слева от вершины кривой) с последующим низкотемпературным отпуском, обеспечивающим достижение вершины кривой. Этот способ позволяет значительно изменять состав сплава благодаря возможности выбора температуры отпуска. Если продолжительность отпуска сделать больше требующейся для получения максимальной твердости, то можно получить материал с достаточно высокой твердостью и известной пластичностью, т. е. структуру, лежащую после отпуска справа от вершины кривой.
Когда важно получить вязкий материал, то следует взять низколегированный сплав (область справа на диаграмме) и подвергнуть его закалке с температуры несколько ниже линии в-превращения. Такая обработка дает низкий предел текучести, но обеспечивает высокое сопротивление удару. Предел текучести этих сплавов можно несколько повысить, если их обработать до закалки в горячем состоянии в (a+в) области.
Наибольшее применение получил материал с умеренной прочностью, но хорошими пластичностью и вязкостью. Эти свойства наилучшим образом достигаются при применении сплавов, которые в результате закалки ложатся на правой ветви кривой недалеко от пика максимальной твердости. Окончательные свойства сплава зависят от того, насколько далеко вправо от вершины кривой переместился сплав при термообработке. Хорошие свойства материалу придают умеренные скорости охлаждения, достигаемые охлаждением на воздухе. Изотермическое превращение при низких температурах дает такие же результаты; продолжительность выдержки определяет степень понижения прочности и повышения вязкости. Гомогенизация с последующим старением также повышает вязкость за счет снижения прочности. Указывают, что горячая обработка давлением и гомогенизация в (а+в) области позволят еще больше улучшить механические свойства сплавов.
Характер термообработки можно выбирать по своему усмотрению, однако продолжительность операции и температура будут в этом случае определяться составом сплава. Термообработке не поддаются только нелегированный титан и его двойные сплавы с алюминием.

Читайте также  Как обработать края зеркала в домашних условиях?

Термическая обработка титановых сплавов

Титановые сплавы в зависимости от химического состава и назначения подвергают различным видам отжига, закалке и старению, химико-термической обработке. Для нагрева используют вакуумное оборудование, что предотвращает наводораживание сплавов.

Отжиг. Отжиг для снятия напряжений проводится при температурах 400 – 500ºС (ниже Ас1); отжиг рекристаллизационный после холодной деформации для снятия наклепа при 800 – 850°С (ниже Ас3, т.к. в β – области происходит сильный рост зерна).

Особенность титановых сплавов состоит в том, что, в отличие от сталей, отжиг является основным видом термообработки и при образовании гетерофазных структур обеспечивает достаточный уровень прочности.

Закалка и старение применяются только к сплавам с (α + β) структурой. Закалка с охлаждением в воде может быть проведена после нагреве в β или (α + β) – области. В последнем случае α — фаза не претерпевает превращений, а из β-фазы образуется один из трех видов мартенсита или метастабильная β΄- фаза (в зависимости от легирования). Закалка и старение вызывают значительное упрочнение по сравнению с отожженным состоянием, но сопровождается существенным снижением пластичности. Титановые сплавы имеют невысокую прокаливаемость, поэтому закалка на мартенсит применяется ограниченно, только для деталей небольших размеров.

Более предпочтительной является закалка на β΄- фазу, когда прокаливаемость не имеет значения, и нет ограничений по размерам детали.

Химико — термическая обработка титановых сплавов имеет целью упрочнение поверхности с целью повышения износостойкости (азотирование) или повышения жаростойкости (силицирование – насыщение Si) или напыление нитрида титана.

Классификация промышленных титановых сплавов

Титановые сплавы маркируют буквами и числами. Буквы («ВТ», «ОТ», «АТ», «ПТ») условно обозначают организацию, в которой разрабатывались сплавы, числа – порядковый номер сплава. Примеры марок титановых сплавов: ВТ6, ВТ14, ОТ4, АТ3 и т.п.

Сплавы классифицируют по различным признакам:

по способу получения: деформируемые и литейные;

– по назначению: конструкционные общего назначения, жаропрочные, криогенного назначения, коррозионностойкие;

– по уровню прочности: низкопрочные (до 500 МПа), средней прочности (500 – 1000 МПа), высокопрочные (более 1000 МПа);

по фазовому составу после термообработки (после отжига, после закалки).

Деформируемые сплавы

Одним из признаков, по которому деформируемые титановые сплавы разделяют на несколько классов, является фазовый состав после отжига:

1. α — сплавы, состоящие из твердого раствора на основе α — Ti (ГП).

2. Псевдо-α-сплавы, которые состоят из α-фазы и небольшого количества β – фазы (ОЦК) (не более 5 %).

4. Псевдо — β — сплавы (α — фазы не более 5 %) .

5. β — сплавы.

Последние два класса сплавов имеют ограниченное применение.

Класс сплава или его фазовый состав после отжига, определяется, прежде всего, легированием (табл. 4.11). В свою очередь фазовый состав влияет на механические и технологические свойства сплавов, определяет их способность к упрочняющей термической обработке.

Однофазные α — сплавы применяют и как жаропрочные, и как сплавы криогенного назначения. Они имеют следующие свойства: значительно упрочняются при холодной пластической деформации; не упрочняются при термообработке; поэтому имеют; удовлетворительно свариваются; склонны к водородной хрупкости.

Самый распространенный сплав этого класса – сплав марки ВТ5-1(Ti– 5Al – 2,5Sn) (табл. 4.11) после отжига имеет σв = 800 – 1000 МПа, удовлетворительный предел выносливости. Сплав жаропрочен до 450ºС, и в то же время сплав считается наилучшим для применения при криогенных температурах вплоть до температуры жидкого водорода.

Таблица 4.11

Химические составы и свойства после отжига титановых

Деформируемых сплавов

Класс сплав Марка Содержание легирующих элементов (среднее), % σв ,МПа (среднее) δ, %
α — сплавы ВТ5 5Al–2,5Sn
Псевдо — α — cплавы ОТ4 5,3Al–1,4Mn
АТ2 4,2Al–1,0V–0,9Mo–1,4Mn 12 – 20
ВТ18У 6,5Al–0,7Mo–4Zr–2,5Sn–1Nb–0,2Si
(α + β) — сплавы BT6 6,1Al–4V
BT9 6,4Al–3,3Mo–1,5Zr–0,2Si
BT16 2,8Al–4,5V–5Mo
BT22 5Al – 4,7V – 4,7Mo – 1,2Cr – 1Fe

Псевдо α — сплавы (1 – 5 % β — фазы) могут применяться как сплавы общего назначения, криогенные; жаропрочные, а также как сплавы повышенной технологической пластичности.

Сплавы имеют следующие свойства: высокую технологическую пластичность; способность к упрочнению при термообработке (отжиг); хорошую свариваемость всеми видами сварки; склонность к водородной хрупкости.

Сплавы системы Ti – Al – Mn (ОТ4, ОТ4-1 и др.) высокотехнологичны в холодном и горячем состояниях. Из них получают листы, ленты, полосы, трубы, а также плиты, поковки, прутки и штамповки. Применяются как сплавы общего назначения.

К псевдо α — сплавам относится и самый жаропрочный титановый сплав – ВТ18(Ti – 6,7Al – 3,2Mo – 1Nb – 4Zr – 2,5Sn – 0,2Si). Высокую жаропрочность, до температуры 600 ºС, обеспечивает как присутствие тугоплавких элементов, молибдена и ниобия, так и незначительное содержание β — фазы (которая нестабильна при повышенных температурах). Детали из сплава ВТ-18 применяются в компрессорах авиационных двигателей.

Сплавы α+β имеют наилучшее сочетание механических и технологических свойств: хорошо деформируются в горячем состоянии вследствие присутствия β — фазы; упрочняются при термической обработке; относятся к высокопрочным сплавам; отличаются пониженной склонностью к водородной хрупкости.

Возможность варьирования механических свойств в широких пределах обуславливает применение сплавов этого класса как материалов разнообразного назначения (табл.4.12).

Наиболее распространенным сплавом этого класса является сплав марки ВТ6 (Ti–6Al–V): около 50 % титановых сплавов, используемых в авиакосмической промышленности в России и за рубежом, составляют сплавы – аналоги ВТ6. Из них получают трубы, прутки, поковки, штамповки, плиты, листы, предназначенные для изготовления силовых деталей и конструкций в самолетостроении. Многие из α + β — сплавов применяются как жаропрочные в компрессорах авиационных двигателей.

Сайт о внедорожниках, SUV, автомобилях повышенной проходимости

О книге: Справочник. Термическая обработка титановых сплавов, виды термической, термомеханической и химикотермической обработки, сведения о взаимодействии титана с легирующими элементами, принципы классификации титановых сплавов.
Автор: Вульф Б. К.
Издание: 1969 года.
Формат книги: файл pdf в архиве zip
Страниц: 377
Язык: Русский
Размер: 11,4 мб
Скачать книгу: бесплатно, без ограничений, на нормальной скорости, без SMS, логина и пароля. Файл взят из открытых источников.

Термическая обработка титановых сплавов, виды термической, термомеханической и химикотермической обработки, сведения о взаимодействии титана с легирующими элементами, принципы классификации титановых сплавов.

В книге «Термическая обработка титановых сплавов» описаны основные виды термической, термомеханической и химикотермической обработки титановых сплавов. Главное внимание уделено теоретическим вопросам изменения структуры и фазового состава титановых сплавов при различном тепловом воздействии и в связи с изменением их механических свойств.

Для понимания этих вопросов даны краткие сведения о взаимодействии титана с легирующими элементами и принципах классификации титановых сплавов. На основе теоретических предпосылок описаны практически применяемые режимы термической обработки современных промышленных титановых сплавов различных групп.

Книга предназначена для широкого круга специалистов, занятых в области разработки, обработки и применения титановых сплавов. Она может быть также полезна в качестве учебного пособия для студентов вузов и аспирантов.

Читайте также  Для окончательной обработки применяют напильники no

Оглавление книги «Термическая обработка титановых сплавов».

Строение и свойства чистого титана.
Взаимодействие титана с легирующими элементами.

1. Диаграммы состояния двойных систем.
2. Диаграммы состояния тройных систем.
3. Диаграммы состояния многокомпонентных систем.

Классификация титановых сплавов по структурным диаграммам.
Виды термической и химико-термической обработки титановых сплавов.

Отжиг титановых сплавов.

1. Рекристаллизационный отжиг.
2. Отжиг с фазовой перекристаллизацией.
3. Изменение строения и свойств отожженных сплавов при старении.

Теория закалки титановых сплавов.

1. Общая теория превращений при закалке.
2. Характеристика метастабильных фаз, образующихся при термической обработке титановых сплавов.
3. Метастабильные диаграммы состояния титановых сплавов.
4. Новые взгляды на превращения, происходящие при закалке титановых сплавов.

Старение закаленных титановых сплавов.

1. Устойчивость Р-фазы при старении.
2. Экспериментальные исследования процессов старения опытных сплавов.
3. Общие закономерности и теоретические основы процессов старения титановых сплавов.

Диаграммы изотермического превращения титановых сплавов.

Исследования термической обработки титановых сплавов.

1. а-сплавы.
2. (a+b)-сплавы, содержащие менее 2% b-стабилизаторов.
3. (a+b)-сплавы, содержащие более 2% b-стабилизаторов.
4. b-сплавы.

Термомеханическая обработка титановых сплавов.
Практические методы и режимы упрочняющей термической обработки промышленных титановых сплавов.

Химико-термическая обработка титана и его сплавов.

1. Азотирование.
2. Цементация (карбидизация).
3. Цианирование.
4. Борирование.
5. Силицирование.
6. Оксидирование.
7. Наводороживание.
8. Бериллирование.
9. Алитирование.
10. Насыщение медью.
11. Латунирование.
12. Хромирование.
13. Молибденирование.
14. Насыщение марганцем.
15. Никелирование.

Предупреждение!

Электронная версия данной книги создана исключительно для ознакомления только на локальном компьютере. Скачав файл, вы берете на себя полную ответственность за его дальнейшее использование и распространение. Начиная загрузку книги, вы подтверждаете свое согласие с данными утверждениями.

Реализация данной электронной книги с целью получения прибыли незаконна и запрещена. По вопросам приобретения данной книги обращайтесь непосредственно к законным издателям или их представителям.

Краткое введение термической обработки титанового и титанового сплавов

Титан и титановый сплав обладают идеальным соотношением прочности и веса, хорошей ударной вязкостью и коррозионной стойкостью. Титановый сплав в основном используется для изготовления деталей компрессоров авиационных двигателей и конструктивных элементов ракетных и высокоскоростных самолетов. В середине 1960-х титан и его сплавы использовались в общей промышленности для изготовления электродов для электролитической промышленности, конденсаторов для электростанций, нагревателей для нефтепереработки и опреснения, а также устройств контроля загрязнения окружающей среды, а также материалов для хранения водорода и памяти формы. сплавы.

В настоящее время годовая производственная мощность титановый сплав в мире достигло более 40,000 тонн, с почти 30 сортов титанового сплава. При обработке тепла примеси, такие как водород, кислород, азот и углерод, легко абсорбируются. Из-за плохой обрабатываемости трудно и сложно вырезать и перерабатывать Ti и его сплав. Отжиг применяется для устранения внутреннего напряжения, улучшения пластичности и оптимальной комбинации пластичности, обрабатываемости, а также мерной и структурной стабильности. Общепринятые методы термообработки титанового сплава, включая полный отжиг, раствор и обработку старения. Кроме того, принимаются двойной отжиг, изотермический отжиг, обработка дегидрированием, термообработка деформации и другие процессы термической обработки металлов.

Полный отжиг 1

Отжиг титана и титановых сплавов служит в первую очередь для повышения вязкости разрушения, пластичности при комнатной температуре, размерной и термической стабильности и сопротивления ползучести. Обычно сплавы β и α + β полностью отжигаются и используются в качестве окончательной термообработки.

  1. Полный отжиг α (альфа) титанового сплава в основном представляет собой рекристаллизацию. Температуру отжига обычно выбирают в зоне альфа-фазы и температуре перехода (α + β) / β-фазы в диапазоне от 120 до 200 ℃. Если температура слишком низкая, это вызовет неполную перекристаллизацию или окисление и крупные зерна, если она будет слишком высокой.
  2. Температура полного отжига почти расширенного титанового сплава и звериного титанового сплава была выбрана с точки зрения первой фазы и ниже точки зрения второго фазового перехода первой фазы. В процессе отжига происходит не только рекристаллизация ткани, но и изменения в составе, количестве и форме α- и β-фаз.
  3. β (бета) Отжиг. Бета-отжиг проводят при температурах выше β-транса отжигаемого сплава. Чтобы предотвратить чрезмерный рост зерна, температура для β-отжига должна быть лишь немного выше, чем β-транс. Время отжига зависит от толщины разреза и должно быть достаточным для полной трансформации. В связи с тем, что сплав малтитана может быть усилен путем термообработки, а его прочность улучшается после отжига, на самом деле это своего рода обработка твердым раствором.

2 Усилие снятия напряжения

Для устранения внутренних напряжений, возникающих при обработке давлением, механической обработке и сварке, для предотвращения химической эрозии и уменьшения деформации в некоторых агрессивных средах. Титановый сплав должен пройти отжиг для снятия напряжений. Температура отжига под напряжением ниже температуры рекристаллизации, как правило, 450

650 ℃. Время растворения составляет соответственно 0.25

4 часа для промышленного чистого титана, 0.5

2 часа для механических деталей и 2

12 часов для сварки деталей, которые затем охлаждаются на воздухе.

Обработка и старение раствора 3

Для повышения прочности титановый сплав с α- и стабильной β-фазами нельзя подвергать интенсивной термической обработке. Твердый раствор и обработка старением должны быстро охладиться из высокотемпературной области, чтобы получить более высокое содержание β-фазы. Это разделение фаз поддерживается за счет закалки; при последующем старении происходит разложение нестабильной β-фазы, что обеспечивает высокую прочность для упрочнения сплава.

Двойной отжиг 4

Двойной отжиг улучшает пластичность и ударную вязкость двухфазного сплава и стабилизирует микроструктуру. Температура первого отжига выше или близка к температуре рекристаллизации, так что процесс рекристаллизации полностью выполняется, а затем происходит охлаждение на воздухе. Поскольку ткань недостаточно стабильна после отжига, необходим второй отжиг, который затем нагревают до более низкой температуры и выдерживают в течение длительного времени, чтобы оптическая фаза полностью разложилась и агрегировалась, чтобы гарантировать стабильность ткани. Двойной отжиг также может быть использован для титанового сплава Gr5.

Изотермический отжиг 5

Подходит для сплава α + β Ti. Из-за высокого содержания стабильной β-фазы трудно полностью разложиться при охлаждении воздухом для получения удовлетворительного эффекта размягчения при полном отжиге. Поэтому часто применяют изотермический отжиг. Нагревают титановый сплав до точки фазового перехода (альфа + бета) / бета ниже 30

80 ℃, а затем охлаждают в печи или удаляют артефакт до температуры ниже изотермической температуры превращения 300

400 ℃ за период времени, а затем охлаждение на воздухе . Изотермический отжиг может улучшить пластичность и термическую стабильность титановой пластины.

Процесс дегидрирования 6

Процесс дегидрирования направлен на устранение водородной хрупкости. Дегидрирование проводится в вакуумной печи, где тепло вызывает выделение водорода из сплава Ti, также известное как вакуумный отжиг. Температура отжига составляет 540

760 ℃, время выдержки 2

4 часа после охлаждения на воздухе, степень вакуума в вакуумной печи не превышает 1.33 Па. Комбинации времени и температуры для обработки раствора приведены в таблице ниже.