DK143350B - Fr&mgangsmaade til behandling af et emne af en titanlegering - Google Patents

Description

143350

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til behandling af et emne af en titanlegering, der har den i krav l's kendetegnende del angivne sammensætning, hvorved man opnår et emne befriet for tiloversblevne spændinger og med et stabilt tværsnit, og som udviser forbedret mekanisk styrke og duktilitet ved omgivelsestemperatur såvel som ved forhøjede temperaturer samt forbedret modstand mod krybning. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at ovennævnte titanlegering, der er afledt af den legering, som betegnes "TA6ZD" med vægtsammensætningen 6% Al, 5% Zr, 0,5% Si og resten Ti, og som er omtalt i fransk patentskrift nr. 2 002 054, opvarmes til 1025-1050° C, bratkøles i olie eller luft og udglødes i 0,5-24 timer ved en temperatur på 500-850° C.

Legeringen nTA6ZDw er en legering af α-type, hvis styrke-og holdbarhedsegenskaber, specielt i varme, er blandt de bedste, hvilket fremgår af nedenstående tabel

Varmebehandling Hærdning-olie 1050° C

Anløbning 24 h. 550° C Afkølingsluft ......- ....................... —.........i ............

Forsøgstemperatur 20° C 520° C

Brudgrænse R (hektobar) ^99 ^62

Elasticitetsgrænse Eq 2(helrt:ot)ar) ^ 85 ^,48

Forlængelse A% (5D) >6 >9

Indsnøring % ^15 ^ 20 A% krybning efter 100 h under 31 hektobar ^0,11

Imidlertid opnås disse egenskaber efter hærdning og anløbning helt ind i produktets kærne kun for produkter med et relativt lille tværsnit svarende til en rundstang med en diameter på højst 60 mm. Desuden frigøres de ved hærdningen forårsagede, tilbageværende spændinger ikke helt og holdent ved anløbningen, og dette forårsager besværlige vridninger ved forarbejdning af de behandlede 143350 2 genstande. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen opnås emner, som ikke udviser disse ulemper.

De fordelagtige egenskaber af emnerne opnået ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen skyldes, at den ved behandlingen anvendte legering efter behandlingen praktisk talt ikke indeholder β-fase, men kim eb-fase med legeringselementer i fast opløsning. Derved adskiller legeringen sig fra en række kendte legeringer: I britisk patentskrift nr. 1 095 096 omtales således legeringer af lignende type, men disse legeringer adskiller sig fra legeringen anvendt ifølge opfindelsen ved, at de indeholder en mængde Mo, der er tilstrækkelig stor til at opretholde en lille mængde (i-fase, hvilket angives at være en nødvendighed. Den foretrukne legering ifølge det nævnte patentskrift indeholder 2% Mo bundet til 4% Zr, hvorimod indholdet af Mo i legeringen anvendt ifølge opfindelsen holdes på grænsen for fast opløselighed. Samtidig er indholdet af Zr mindst 4%, fortrinsvis 5%, for at forbedre egenskaberne i kold tilstand.

Fransk patentskrift nr. 1 486 765 beskriver en titanlegering med udtalt (α+β)-struktur. Den lave modstand mod deformation mod smedning skyldes, at der er (α+β)-struktur til stede i hele området fra stuetemperatur til smedetemperatur. Også fra norsk patentskrift nr.

93 170 kendes titanlegeringer med (oo+jiO-struktur. Disse adskiller sig yderligere fra den ifølge opfindelsen anvendte legering ved at indeholde k% Mo og ingen Zr.

Endelig kendes der fra svensk patentskrift nr. 225 206 en titanlegering, der ikke indeholder zirconium. Dette grundstof er imidlertid vigtigt for opnåelsen af den karakteristiske bestandighed med hensyn til krybning.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved 3 143350 det i krav l’s kendetegnende del anførte, og den anvendte legering har fortrinsvis den 1 krav 2’s kendetegnende del anførte sammensætning, d.v.s. 6% Al, 3% Sn, 5% Zr, 1% Mo og 0,25¾ Si, mens resten er Ti og urenheder.

Legeringer anvendt ifølge opfindelsen adskiller sig således fra legeringen WTA6ZD" i hovedsagen ved, at man inkorporerer tin i en mængde, der ligger inden for et snævert og kritisk interval.

Den omhandlede varmebehandling består i en hærdning i olie eller luft ved 1025 - 1050° C og en anløbning i 30 minutter - 24 timer ved en temperatur på 500 -850° C. Den primære fordel ved dett$ er, at den muliggør en fremstilling af genstande mad tværsnit, som er ækvivalent med tværsnittet for en rundstang med en diameter på mindst ca. 120 mm, og med i det mindste i det væsentlige samme mekaniske egenskaber i hærdet og anlø-bet tilstand som legeringen "ΤΑδΖϋ". Desuden er det for de mindste produkter muligt ved hærdning i luft eller ved en anløbning, som er længere end normalt eller udføres ved højere temperaturer end normalt, helt og holdent at frigøre de tilbageværende spændinger, uden at de mekaniske egenskaber falder under de minimumsværdier, som garanteres for "TA6ZD".

Nedenstående eksempel anskueliggør den forbedrede hærde-lighed af legeringen anvendt ifølge opfindelsen i forhold til nTA6ZD". To runde stænger med 120 mm diameter, hvoraf den ene (l) var af "ΤΑβϋΖ", mens den anden (2) var en legering af den i krav l's kendetegnende del angivne art, holdtes 1 en time ved under 1050° C, hærdedes i olie, undergik en anløbning i 24 timer ved 500° C og afkøledes i luft. Deres respektive sammensætninger var: 143350 4 (1) (2)

Al 6,14 % 5,96 fo

Zr 5,03 % 5,03 9i

Sn - 2,0,? %

Mo 0,53 % 1,02 fo

Si 0,24 % 0,23 %

Fe 0,058 % 0,036 SS.

02 0,150 % 0,120 #

Ti Resten Resten

Prøvelegemer "blev udtaget ved kanten (K) og centrum (C) af hver stav. Nedenstående tabel viser de mekaniske egenskaber, som opnåedes på disse prøvelegemer: ' 1 ----------- — — — --

Stang (i) (2)

Forsøgstemperatur ^ I 520oc 20°C I 520°C

Placering κ I κ | C K C K C

Brudgrænse R , ___ , „ (hektobar) 99,5 93,9 66,1 57,3 L04,710Q6 77,4 68,6

Elasticitetsgrænse ,, . „ .

Eq 2 (hektobar) 91,4 86,5 48,8 46,5 92,3 89,5 56,8 52,4 A%’(5D) 9 9 10 10 10 10 10 10

Indsnøring£% 17,3 20,2 29 21 16,5 17,8 27,5 25,5 A% krybning efter _ nr„ _ 100 h under 31 - 0,012 0,060 - - 0,06C 0,035 hektobar

Forbedringen af hærdeligheden fremgår tydeligt af disse resultater. Man kan blandt andet konstatere en forøgelse af styrkeegenskabeme.

Forsøg udførtes ligeledes for at sammenligne stabiliteten i varme for de to legeringer, hvilken stabilitet i dette tilfælde bestemtes som duktiliteten ved 20° C efter kryb-ningsforsøg uden preparering af den mellemliggende overflade af prøvelegememe, Resultaterne heraf blev følgende: 5 143350 β "η

Φ ~w CQ

Η β Φ Φ Ti bD β β •Η Ή «Η β a ω Ο b0 Τ-------- Φ ^ S) Η ο OJ σ\ Ο -ί Η a ο (Τ\ Η Η ® Ο π ·Η β Φ cm------— ® a

Ti β »cd cd a >

CQ

bO *H

β co co ta co h •v λ bO Ή W CO H CO CM a Ο Ο Η Φ cd

Η Η β -P

____ Ή cq in i—i c ti "cd

Λ ·* * " Φ CQ

o m -d· in co j> φ

0> H bO

β H Φ H Ti -p

__ P CQ

H cd Ti β * ·Η p a φ

Ti β in <f fa k 0

M 8 i |S

H §

β bO

--- CH β

. . g H S

I ft CQ H ® ® CC CQ ft Η β ^ rn +5 cd Φ & cd φ

Φ ^ Φ ^ bO β PH

bo cq β p> · β d ra β β cd H W ώ 8 ^ ΦΦ •H ffi ,Ω O |Ω Η β β ·Ρ β βΟΗΦΟβ Η β Η bo Φ bO-P-PCQpio cud β o Tf.icjcQd.iciixt^^R. Ti Φ cd os β φ cd 8 φ τί > -Ρ Η β ίΙ Η fi d ^ 1Λ id Η β μ a η w η μ w <; w <icd