EA029486B1

EA029486B1 - Титановая отливка для горячей прокатки и способ ее изготовления

Info

Publication number: EA029486B1
Application number: EA201591885A
Authority: EA
Inventors: Хидеки Фудзии; Томонори Куниеда; Йосицугу Тацудзава; Кенити Мори; Кадзухиро Такахаси
Original assignee: Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2018-04-30
Also published as: EA201591885A1; WO2014163089A1; KR101791769B1; KR20150131288A; JP5754559B2; UA114669C2; EP2982777A4; CN105102679A; CN105102679B; US10046373B2; EP2982777B1; JPWO2014163089A1; US20160038983A1; EP2982777A1

Abstract

Предложена титановая отливка для горячей прокатки, состоящая из технически чистого титана, причем титановая отливка включает слой измельчения микроструктуры с игольчатой микроструктурой в самом наружном слое поверхностного слоя, предназначенного для прокатки; и внутренний слой измельчения микроструктуры с игольчатой микроструктурой, имеющийся с внутренней стороны от слоя измельчения микроструктуры. Микроструктура затвердевания отливки присутствует дальше внутрь, чем внутренний слой измельчения микроструктуры. Слой измельчения микроструктуры имеет более мелкозернистую микроструктуру, чем внутренний слой измельчения микроструктуры. Слой измельчения микроструктуры присутствует в диапазоне глубины 1 мм или более и менее 6 мм от поверхности. Внутренний слой измельчения микроструктуры присутствует с внутренней стороны от слоя измельчения микроструктуры в диапазоне глубины 3 мм или более и 20 мм или менее от поверхности.

Description

изобретение относится к титановым отливкам для горячей прокатки, состоящим из технически чистого титана, и способам их изготовления, более конкретно, к титановой отливке для горячей прокатки, которая дает горячекатаный лист с превосходным качеством поверхности, и к способу ее изготовления. Данная заявка основывается на и испрашивает преимущество приоритета предшествующей заявки на патент Японии № 2013-075886, поданной 1 апреля 2013 г. в Японское патентное ведомство, содержание которой включено сюда по ссылке.

Уровень техники

В общем, технически чистый титан обычно получают в виде крупной отливки с использованием в качестве исходных материалов для плавки губчатого титана, получаемого способом Кролла, и титанового скрапа, а затем плавкой их способом вакуумно-дугового переплава (ВДП) и электронно-лучевого переплава (ЭЛП). В этой связи, в случае ВДП форма отливки ограничивается цилиндрической отливкой. С другой стороны, в случае ЭЛП материалы могут быть отлиты в виде отливки с прямоугольным поперечным сечением, то есть в форме плоской заготовки (сляба).

Кроме того, когда такую крупную отливку, как описано выше, используют в качестве сырья для изготовления титановых материалов, таких как титановые листы и тому подобные, крупную отливку подвергают, если необходимо, обработке срезанием поверхности, а затем прокатке или проковке в сляб при высокой температуре для деформирования крупного слитка в плоскую заготовку, имеющую форму и размер, которые подходят для последующей горячей прокатки. Процесс горячей обработки давлением, проводимый с помощью вышеуказанных прокатки или проковки в сляб, в настоящей заявке называется процессом обжима. Кроме того, сляб обычно подвергают обработке резанием для удаления его поверхностного слоя на глубину примерно нескольких миллиметров путем срезания, чтобы удалить оксидный слой и обогащенный кислородом слой, которые образуются на поверхности сляба после процесса обжима, и затем сляб подвергают горячей прокатке.

Однако вышеуказанный традиционный способ требует больших затрат времени и средств на процесс обжима, проводимый прокаткой или проковкой в сляб для деформирования крупной отливки до достижения формы и размера, которые пригодны для горячей прокатки, и это весьма затрудняло повышение производительности и снижение расходов на изготовление титановых листов.

С другой стороны, в недавние годы был разработан метод изготовления относительно тонкой отливки в форме сляба, то есть титановой отливки, имеющей форму и размер, которые позволяют подвергать отливку горячей прокатке как она есть, способом литья плоских заготовок с прямым охлаждением (также называемого способом прямого литья), в качестве способа литья отливки в форме сляба, вместо литья такого крупного слитка, как было описано выше. Согласно способу прямого литья плоских заготовок расплавленный титан, полученный плавкой титана в подовой емкости электронно-лучевой печи и тому подобной, непрерывно вводят в водоохлаждаемый медный кристаллизатор, поддерживаемый в атмосфере вакуума, и часть расплавленного титана, затвердевшую в водоохлаждаемом медном кристаллизаторе, непрерывно вытягивают со стороны нижнего конца кристаллизатора с получением отливки в форме сляба, имеющего заданную длину.

Применение способа литья плоских заготовок с прямым охлаждением, осуществляемого с помощью вышеуказанного ЭЛП и тому подобного в вакууме, позволяет отказаться от традиционно требовавшегося процесса обжима, что сделало возможным повышение производительности при изготовлении титанового листа и снижение затрат на его производство.

Кроме того, существует такая проблема, что, даже когда сляб (без выполнения процесса обжима), полученный с применением способа литья плоских заготовок с прямым охлаждением, проводимого с помощью ЭЛП и тому подобного в вакууме, как было описано выше, подвергают горячей прокатке, свойства поверхности горячекатаного листа после горячей прокатки не обязательно улучшаются. То есть существует такая проблема, что на поверхности горячекатаного листа образуются многочисленные мелкие и крупные перекрывающиеся дефекты, имеющие длину от нескольких мм до примерно 10 мм. Такие многочисленные перекрывающиеся дефекты, образовавшиеся на поверхности, в настоящей заявке будут называться поверхностными дефектами. Такие поверхностные дефекты, образовавшиеся на горячекатаном листе, считаются возникающими вследствие крупнозернистой микроструктуры отлитого сляба в литом состоянии. То есть сляб, изготовленный без пропускания через процесс обжима, в котором проводят горячую обработку давлением, имеет в литом состоянии микроструктуру, состоящую из крупных кристаллических зерен в состоянии после литья, и даже если его поверхность подвергают обработке резанием, чтобы сделать меньшими неровности на поверхности, после резания в поверхностном слое присутствует крупнозернистая микроструктура. Считается, что поверхностные дефекты образуются на горячекатаном листе вследствие такой крупнозернистой микроструктуры в поверхностном слое отливки.

В этой связи, конкретный фактор, обусловливающий образование поверхностных дефектов на горячекатаном листе вследствие крупнозернистой микроструктуры отливки, считается относящимся к тому, что в граничной области между маточной фазой и двойниковым кристаллом формируются относительно крупные впадины вследствие большой разориентации между маточной фазой и двойниковым кристаллом, и крупный горячий двойниковый кристалл, образовавшийся в начале горячей прокатки, и

- 1 029486

металл перекрываются на вышеуказанных впадинах, создавая поверхностные дефекты при последующей горячей прокатке.

С другой стороны, уже были предложены некоторые способы, в которых поверхностный слой титанового сляба для горячей прокатки, который получен без пропускания через процесс обжима, перед горячей прокаткой подвергают преобразующей обработке, чтобы предотвратить образование поверхностных дефектов на поверхности горячекатаного листа после горячей прокатки.

Например, в патентном документе 1 предлагается, что поверхность титанового сляба для горячей прокатки подвергают ударной обработке (пластическому деформированию) при комнатной температуре стальным инструментом с радиусом кривизны бойка от 3 до 30 мм или стальным шариком, имеющим радиус от 3 до 30 мм, что придает слябу лунки, имеющие среднюю глубину 0,2-1,5 мм и среднюю длину 3-15 мм по контуру элемента неровности. В вышепредложенном способе поверхностному слою титанового сляба сообщают заданную пластическую деформацию при комнатной температуре с помощью изготовленного из стали инструмента или стального шарика, каждый из которых описан выше, чтобы тем самым перекристаллизовать поверхностный слой при последующем нагреве перед горячей прокаткой и сформировать мелкозернистую микроструктуру, благодаря чему может быть предотвращено образование вмятин, обусловленное такой крупнозернистой микроструктурой, как было описано выше. Соответственно, даже когда процесс обжима исключен, могут быть сокращены поверхностные дефекты горячекатаного листа.

В патентном документе 2 предложен способ, в котором поверхность титанового сляба для горячей прокатки, в особенности поверхность той стороны, которая представляет собой прокатываемую при горячей прокатке поверхность, подвергают высокоэнергетическому воздействию путем высокочастотного индукционного нагрева, дугового нагрева, плазменного нагрева, электронно-лучевого нагрева, лазерного нагрева и тому подобного, расплавляя только поверхностный слой на глубину 1 мм или более, и в котором поверхность сразу же резко охлаждается и опять затвердевает. В случае предложенного выше способа титан, естественно, имеет температуру плавления, которая выше точки β-превращения, и поэтому по мере расплавления поверхности слой зоны термического влияния (ЗТВ) на нижней стороне (стороне основного металла) от расплавленного слоя на поверхности также нагревается до точки β-превращения или выше и претерпевает β-превращение. В предложенном выше способе поверхностный слой титанового сляба для горячей прокатки расплавляется, в результате чего поверхность разглаживается; кроме того, расплавленный слой затем резко охлаждается отведением тепла в сторону основного металла и затвердевает; и в то же время резко охлаждается слой ЗТВ (β-фаза) на нижней стороне, благодаря чему расплавленный слой и слой ЗТВ преобразуются в мелкозернистую микроструктуру превращения (обычно - мелкозернистую игольчатую микроструктуру). Затем поверхностный слой, который был измельчен вышеописанным образом, перекристаллизуется при последующем повторном нагреве перед горячей прокаткой и преобразуется в зернистую микроструктуру (микроструктуру с равноосными зернами), имеющую мелкозернистую и беспорядочную ориентацию.

Соответственно может быть предотвращено образование обусловленных крупнозернистой микроструктурой вмятин, а также могут быть устранены поверхностные дефекты на горячекатаном листе после горячей прокатки.

Литература уровня техники

Патентная литература

Патентный документ 1. \УО 2010/090352.

Патентный документ 2. ΙΡ 2007-332420А.

Сущность изобретения

Проблема(ы), решаемая(ые) изобретением

В проведенных авторами настоящего изобретения экспериментах и тому подобных было подтверждено, что согласно способу преобразующей обработки поверхностного слоя, в котором поверхностному слою титанового сляба для горячей прокатки придают пластическую деформацию при комнатной температуре, как показано в патентном документе 1, и способу преобразующей обработки поверхностного слоя, в котором поверхность титанового сляба для горячей прокатки подвергают высокоэнергетическому воздействию для расплавления только поверхностного слоя и в котором поверхностный слой резко охлаждается и вновь затвердевает, как показано в патентном документе 2, даже поверхностный слой титанового сляба для горячей прокатки, который изготовлен без пропускания через процесс обжима, может быть эффективно преобразован в зависимости от условий его поверхности, чтобы предотвратить образование поверхностных дефектов на горячекатаном листе. То есть поверхностный слой отливки, отлитой способом литья плоских заготовок с прямым охлаждением в вакууме, обычно имеет заметные неровности и является в высокой степени дефектным, как уже было описано выше. Однако утверждалось, что поверхностный слой вышеуказанного сляба удаляют на глубину нескольких мм обработкой резанием и затем подвергают преобразующей обработке поверхностного слоя, как показано в патентном документе 1 или патентном документе 2, в результате чего может быть предотвращено образование поверхностных дефектов на горячекатаном листе после последующей горячей прокатки.

- 2 029486

Однако, чтобы выполнить срезание поверхности перед вышеописанной преобразующей обработкой, требуются большие затраты труда и времени, и в большой степени снижается выход продукции. Соответственно, если становится возможным подавить образование поверхностных дефектов на горячекатаном листе с помощью преобразующей обработки поверхности даже при исключении вышеуказанной обработки срезанием поверхности, титановый лист с превосходными свойствами поверхности может быть изготовлен с высокой производительностью и с низкими затратами. Однако стало ясно, что, когда отливку после литья, в которой на поверхности присутствует корка окалины, подвергают преобразующей обработке поверхности без выполнения вышеописанной обработки срезанием поверхностного слоя перед преобразующей обработкой поверхности, становится затруднительным надежно и стабильно предотвращать образование поверхностных дефектов на поверхности горячекатаного листа.

Соответственно настоящее изобретение сосредоточено на создании титановой отливки для горячей прокатки и способа ее изготовления, причем способ не только не предусматривает процесса обжима, но и не требует обработки резанием перед преобразующей обработкой поверхности и позволяет надежно предотвращать образование поверхностных дефектов на поверхности горячекатаного листа после дальнейшей горячей прокатки, так что может быть улучшено изготовление титанового горячекатаного листа со снижением стоимости.

Средства решения проблем(ы)

Чтобы решить вышеуказанные проблемы, авторы настоящего изобретения провели обстоятельные многократные эксперименты и исследования метода поверхностного преобразования, показанного в вышеописанном патентном документе 2, и в результате выяснили следующие обстоятельства.

А именно поверхность отливки нагревают с помощью нагревательного средства с высокой плотностью энергии, такого как электронный луч, для расплавления только поверхностного слоя, а затем отливку обычно охлаждают отведением тела в сторону основного металла. В этом случае, чем меньше толщина расплавленного слоя, тем меньше теплоподвод на единицу площади поверхности отливки (далее единица площади составляет 1 см² в отношении теплоподвода), и поэтому скорость охлаждения непосредственно после нагрева возрастает, так что затвердевавший при охлаждении поверхностный слой (расплавленный и повторно затвердевший слой) превращается в более мелкозернистую микроструктуру. Микроструктура поверхностного слоя, нагретого для последующей горячей прокатки, также является более мелкозернистой и приводит к возможности надежно предотвращать относительно крупные вмятины, образующиеся в начале горячей прокатки, и поверхностные дефекты, образованные на горячекатаном листе.

Однако, когда глубина расплавления мала, дефекты (происходящие от литья), такие как раковины и морщины, которые присутствуют в положении на определенном уровне глубины от поверхности, в некоторых случаях не исчезают. То есть экспериментами было подтверждено, что глубину расплавления необходимо регулировать до нескольких мм или менее, чтобы в достаточной мере измельчить микроструктуру поверхностного слоя при повторном затвердевании после переплава. Однако во многих случаях возникающие при литье раковины присутствуют в более глубоком положении, чем вышеуказанный уровень, то есть в положении на глубине от 5 до 8 мм, которая превышает величину в несколько мм от поверхности. Соответственно, когда поверхностный слой расплавляют только до глубины в несколько мм, раковины, присутствующие в относительно более глубоком положении, не исчезают, и поэтому признано, что при горячей прокатке от этих раковин как исходных точек возникают трещины и что на поверхности образуются относительно большие вогнутые участки с образованием поверхностных дефектов.

Как полагают, вышеописанная проблема может быть решена увеличением глубины расплавления при нагревании поверхности отливки нагревательным средством с высокой плотностью энергии, таким как электронный луч, для расплавления поверхностного слоя. Однако в вышеуказанном случае теплоподвод на единицу площади поверхности отливки возрастает, в отличие от вышеописанного случая, и снижается скорость охлаждения отведением тепла в сторону основного металла непосредственно после нагрева, так что микроструктура затвердевшего при охлаждении поверхностного слоя (расплавленного и повторно затвердевшего слоя) измельчается в недостаточной степени. Микроструктура поверхностного слоя, нагретого для последующей горячей прокатки, также является недостаточно измельченной, и поэтому относительно крупные вмятины, образовавшиеся в начале горячей прокатки, и поверхностные дефекты, образованные на горячекатаном листе, сокращаются недостаточно.

Обстоятельные эксперименты и исследования, многократно проведенные авторами настоящего изобретения на основе вышеуказанных новых сведений, привели к таким выводам, что относительно крупные вмятины, образовавшиеся в начале горячей прокатки, и поверхностные дефекты, образованные на горячекатаном листе, могут быть надежно подавлены дополнительным усовершенствованием показанной в патентном документе 2 технологии преобразования поверхности и, в частности, привели к заключению, что относительно крупные вмятины, образовавшиеся в начале горячей прокатки, и поверхностные дефекты, образованные на горячекатаном листе, могут быть надежно подавлены также в литой поверхности сляба в состоянии после литья, который заранее не подвергали обработке резанием.

То есть поверхностный слой отливки, который представляет собой материал сляба для горячей прокатки, расплавляют облучением электронным лучом или тому подобным и дают ему повторно затвер- 3 029486

деть, а затем поверхность расплавленного и вновь затвердевшего слоя облучают опять электронным лучом или тому подобным для нагрева поверхностной области (области с меньшей глубиной, чем глубина расплавленного и вновь затвердевшего слоя) в расплавленном и вновь затвердевшем слое до температуры точки β-превращения или выше с быстрым охлаждением и затвердеванием этой поверхностной области. Было обнаружено, что, поскольку нагрев выполняют дважды на поверхностном слое путем облучения электронным лучом или тому подобным, можно надежно предотвратить образование относительно крупных вмятин в начале горячей прокатки и поверхностных дефектов, образующихся на горячекатаном листе, и, в дополнение к вышеуказанному, формирование поверхностных дефектов, возникающих на горячекатаном листе после дальнейшей горячей прокатки также может быть надежно подавлено на литой поверхности сляба в состоянии после литья, который заранее не подвергали обработке резанием. Таким образом, было создано настоящее изобретение.

Согласно настоящему изобретению предложена титановая отливка для горячей прокатки, состоящая из технически чистого титана, причем титановая отливка для горячей прокатки включает слой измельчения микроструктуры с игольчатой микроструктурой на поверхности; и внутренний слой измельчения микроструктуры с игольчатой микроструктурой, имеющийся с внутренней стороны от слоя измельчения микроструктуры. Микроструктура затвердевания отливки присутствует дальше внутрь, чем внутренний слой измельчения микроструктуры. Слой измельчения микроструктуры имеет более мелкозернистую микроструктуру, чем внутренний слой измельчения микроструктуры. Слой измельчения микроструктуры присутствует в диапазоне глубины 1 мм или более и менее 6 мм от поверхности. Внутренний слой измельчения микроструктуры присутствует с внутренней стороны от слоя измельчения микроструктуры в диапазоне глубины 3 мм или более и 20 мм или менее от поверхности.

В такой титановой отливке для горячей прокатки согласно настоящему изобретению, как описано выше, слой измельчения микроструктуры, присутствующий на самой наружной поверхности, преобразован, как будет разъяснено позже в способе изготовления, в равноосную мелкозернистую микроструктуру с беспорядочной ориентацией в состоянии, в котором отливка подвергнута термообработке перед горячей прокаткой или эквивалентной обработке и рекристаллизации. В этой связи, термообработка перед горячей прокаткой или эквивалентная обработка в настоящем изобретении будет означать термообработку при 820°С в течение 240 мин. То есть, в общем, титановый сляб подвергают горячей прокатке обычно при нагреве приблизительно до 720-920°С в течение приблизительно 60-420 мин. Тогда в настоящем изобретении применяются условия нагрева под горячую прокатку, которые соответствуют середине вышеуказанных диапазонов условий, и диаметр зерен во время подвергания отливки термообработке перед горячей прокаткой или эквивалентной обработке при 820°С в течение 240 мин предписывается в качестве показателя измельчения слоя измельчения микроструктуры.

Согласно настоящему изобретению предложен способ изготовления титановой отливки для горячей прокатки, включающий: первоэтапный процесс поверхностной термообработки с нагреванием поверхности материала отливки, состоящего из технически чистого титана, предназначенного для обработки горячей прокаткой, для нагрева области с глубиной 6 мм или более и 20 мм или менее от поверхности до точки β-превращения или выше и расплавления диапазона глубины 3 мм или более и 10 мм от поверхности, и первоэтапный процесс охлаждения с охлаждением материала отливки до более низкой температуры, чем точка β-превращения, после первоэтапного процесса поверхностной термообработки; и второэтапный процесс поверхностной термообработки с повторным нагреванием поверхности, подвергнутой первоэтапному процессу поверхностной термообработки и первоэтапному процессу охлаждения, для нагрева области с глубиной 1 мм или более и менее 6 мм от поверхности до точки β-превращения или выше, и второэтапный процесс охлаждения с охлаждением материала отливки до более низкой температуры, чем точка β-превращения, после второэтапного процесса поверхностной термообработки.

В этой связи, точка β-превращения представляет собой температуру, при или выше которой β-фаза является стабильной фазой и при или ниже которой стабильной фазой главным образом является α-фаза. Точка β-превращения технически чистого титана составляет 880-920°С.

Согласно настоящему изобретению явные неровности, присутствующие на поверхности отливки после литья, удаляются и разглаживаются в результате расплавления, и в то же время устраняются такие дефекты, как возникшие при литье внутренние раковины. Кроме того, также исчезает крупнозернистая микроструктура отливки. В дополнение, поверхность в результате повторного нагрева и резкого охлаждения превращается в слой измельчения микроструктуры. Соответственно при подвергании титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению горячей прокатке может быть заблаговременно предотвращено образование поверхностных дефектов, обусловленных возникшими при литье морщинами и внутренними раковинами, и в то же время может быть заблаговременно предотвращено также образование относительно крупных вогнутых участков в начале горячей прокатки, вызванных недостаточным измельчением микроструктуры, и поверхностных дефектов на горячекатаном листе.

То есть внутренний слой измельчения микроструктуры, который расплавляют и нагревают до точки β-превращения или выше при расплавлении и повторном затвердевании на первом этапе, имеет достаточную толщину от 6 мм или более до 20 мм или менее от поверхности, и внутренний слой измельчения

- 4 029486

микроструктуры, который расплавляют и повторно отверждают вплоть до более глубокого положения, чем срезаемый припуск (около нескольких мм) в традиционном способе. Соответственно в достаточной мере удаляются раковины (раковины, присутствующие в положении на глубине, превышающей обычно срезаемый припуск), находящиеся в более глубоком положении, чем положение в несколько мм от поверхности, и в то же время также устраняются заметные неровности на поверхности.

С другой стороны, подвергнутый повторному нагреву и резкому охлаждению слой измельчения микроструктуры на стороне поверхности второго этапа представляет собой тонкий слой, присутствующий в положении 1 мм или более и менее 6 мм от поверхности, и поэтому слой измельчения микроструктуры превращается в слой, имеющий достаточно мелкозернистую микроструктуру, в результате эффекта высокоскоростного охлаждения, обеспечиваемого отведением тепла в основной металл после повторного нагрева. Соответственно также может быть надежно предотвращено формирование относительно крупных вогнутых участков в начале горячей прокатки, вызванных недостаточным измельчением микроструктуры, и поверхностных дефектов на горячекатаном листе.

Соответствующие действия, описанные выше, также могут быть получены в отливке, находящейся в состоянии, в котором отливка не проходила процесс обжима, проводимый прокаткой в сляб, проковкой, или тому подобным методом при горячей обработке давлением после литья, и такие действия могут быть получены также в отливке с так называемыми корками окалины на отливках, поверхность которых заранее не подвергали обработке резанием.

Титановая отливка для горячей прокатки согласно настоящему изобретению может включать по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов в количестве 0% или более и менее 2,0% в расчете на общий мас.% в диапазоне глубины 4 мм или менее от поверхности. Титановая отливка для горячей прокатки согласно настоящему изобретению может включать по меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов в количестве 1,5% или менее в расчете на общий мас.% в диапазоне глубины 4 мм или менее от поверхности. Титановая отливка для горячей прокатки согласно настоящему изобретению может включать, в диапазоне глубины 4 мм или менее от поверхности, по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов в количестве 0% или более и менее 2,0% в расчете на общий мас.%, а также по меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов в количестве 1,5% или менее в расчете на общий мас.%.

В отношении титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению, число кристаллических зерен, имеющих диаметр кристаллического зерна 3 мм или более, предпочтительно составляет 5 или менее на м² поверхности в состоянии при комнатной температуре после термообработки при 820°С в течение 240 мин.

В отношении способа изготовления титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению теплоподвод на единицу площади (1 см²) во второэтапном процессе поверхностной термообработки может быть задан меньшим, чем теплоподвод на единицу площади в первоэтапном процессе поверхностной термообработки.

В этом отношении теплоподвод в вышеописанном второэтапном процессе поверхностной термообработки более снижен, чем теплоподвод в первоэтапном процессе поверхностной термообработки, поскольку толщина расплавленного слоя или слоя ЗТВ, образующегося при нагреве второго этапа, должна быть меньшей, чем толщина слоя, образованного на первом этапе.

В отношении способа изготовления титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению, облучение электронным лучом может проводиться с непрерывным перемещением электронно-лучевой пушки в направлении, параллельном поверхности материала отливки, при соответствующих процессах из первоэтапного процесса поверхностной термообработки и второэтапного процесса поверхностной термообработки.

Первоэтапный процесс охлаждения и второэтапный процесс охлаждения могут быть проведены путем отведения тепла в сторону основного металла материала отливки. В этом случае во второэтапном процессе охлаждения материалу отливки обеспечивают возможность пройти через точку β-превращения при скорости охлаждения 60°С/мин или более.

В этом отношении, если скорость охлаждения при второэтапном процессе охлаждения составляет менее 60°С/мин, кристаллические зерна склонны измельчаться недостаточно.

Второэтапный процесс поверхностной термообработки и второэтапный процесс охлаждения могут быть осуществлены многократно.

Поверхность во второэтапном процессе поверхностной термообработки может быть расплавлена вместе с материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов. Поверхность во второэтапном процессе поверхностной термообработки может быть расплавлена вместе с материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих βфазу элементов. Поверхность во второэтапном процессе поверхностной термообработки может быть расплавлена вместе с материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов, и материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов.

- 5 029486

В способе изготовления титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению поверхность может быть расплавлена во второэтапном процессе поверхностной термообработки. В этом случае во второэтапном процессе поверхностной термообработки поверхность может быть расплавлена вместе с материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов. Поверхность во второэтапном процессе поверхностной термообработки может быть расплавлена вместе с материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов. Поверхность во второэтапном процессе поверхностной термообработки может быть расплавлена вместе с материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов, и материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов.

В способе изготовления титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению материал для описанной выше отливки может быть любым из материалов, полученных литьем материала способом литья плоских заготовок с прямым охлаждением, материалов, полученных литьем расплавленного металла, полученного способом электронно-лучевой плавки и тому подобным, способом литья плоских заготовок с прямым охлаждением, и материалов, имеющих поверхность в состоянии после литья. Вышеуказанные отливки с прямоугольным поперечным сечением получают без пропускания через процесс обжима, включающий прокатку в сляб или проковку. Способ их плавки не будет конкретно ограничен, и могут быть применены способ ЭЛП, способ плавки плазменной дугой и тому подобные. Поскольку в способе ЭЛП плавку проводят в глубоком вакууме, внутренность раковин, остающихся вблизи поверхности сляба после расплавления, является вакуумированной, и поэтому имеется то преимущество, что раковины легко спрессовываются при горячей прокатке и становятся безвредными.

Эффект(ы) изобретения

Титановая отливка для горячей прокатки согласно настоящему изобретению имеет плоскую и гладкую поверхность и мало мелких раковин внутри непосредственно под поверхностью и снабжена заметно более мелкозернистой микроструктурой в самом наружном поверхностном слое. Соответственно, когда такую титановую отливку подвергают горячей прокатке, может быть надежно и стабильно предотвращено образование в отливке относительно крупных вмятин на поверхности в начале горячей прокатки и образование поверхностных дефектов на горячекатаном листе. Вышеуказанные эффекты могут быть получены также с использованием отливки, которая не прошла через процесс обжима, проводимый прокаткой в сляб или проковкой, и которая не подвергнута отделке поверхности обработкой резанием, в качестве материала для изготовления титановой отливки для горячей прокатки. Соответственно процесс обжима и отделка поверхности обработкой резанием могут быть исключены, и затраты могут быть снижены в заметно большей степени, чем прежде.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет схематическую диаграмму, показывающую технологический маршрут в одном варианте осуществления способа изготовления титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 представляет схематическое перспективное изображение, показывающее эскиз одного примера материала (титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением), используемого(ой) в одном варианте осуществления способа изготовления титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению, и состояние облучения титановой отливки электронным лучом.

Фиг. 3 представляет схематический вид в разрезе, показывающий, поэтапно, один пример преобразования материала в поверхностном слое титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением в одном варианте осуществления способа изготовления титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению.

Фиг. 4 представляет схематическое изображение, показывающее один пример структуры сечения вблизи поверхности титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению.

Фиг. 5 представляет схематическое изображение, показывающее один пример структуры сечения вблизи поверхности титановой отливки, находящейся в состоянии, в котором титановую отливку для горячей прокатки согласно настоящему изобретению подвергают термообработке перед горячей прокаткой или эквивалентной обработке.

Фиг. 6 представляет полученную при обследовании поперечного сечения фотографию, показывающую слой измельчения микроструктуры, внутренний слой измельчения микроструктуры и микроструктуру затвердевания отливки в поверхностной части титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению.

Вариант(ы) осуществления настоящего изобретения

Далее, со ссылкой на сопроводительные чертежи, будут подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 1 схематически показывает соответственные процессы Р1-Р4 общего процесса в способе изготовления титановой отливки для горячей прокатки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1 один пример способа изготовления титановой отливки с прямоугольным попе- 6 029486

речным сечением, которая представляет собой материал, также показан как предварительный процесс Р0. Кроме того, фиг. 2 эскизно показывает материал (титановую отливку с прямоугольным поперечным сечением), используемый в варианте осуществления способа изготовления титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению, и состояние облучения электронным лучом титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением. Кроме того, фиг. 3 показывает, поэтапно, преобразования в состоянии поперечного сечения вблизи поверхности титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением в соответствующих процессах в одном варианте осуществления показанного на фиг. 1 способа изготовления.

Предварительный процесс Р0

При изготовлении титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению только заданное количество исходного для плавки материала из технически чистого титана, например, губчатого титана, полученного способом Кролла, и титанового скрапа расплавляют в подовой емкости методом ЭЛП, как показано на фиг. 1, в качестве предварительного процесса Р0. Полученный таким образом расплавленный титан непрерывно разливают в водоохлаждаемый медный кристаллизатор для литья сляба прямого охлаждения, то есть в водоохлаждаемый медный кристаллизатор, в котором верхняя и нижняя части открыты и в котором поперечное сечение является прямоугольным (включая случай, когда в углах формируются скошенные фаски). Далее, затвердевающую в кристаллизаторе отливку непрерывно вытягивают вниз, в результате чего получают титановую отливку с прямоугольным поперечным сечением (в форме сляба, т.е. плоской заготовки), имеющую толщину, ширину и длину, которые пригодны для горячей прокатки, с формой и габаритными размерами в литом состоянии. В этом отношении отливка, которая снабжена скошенными фасками на углах, также будет называться "отливкой с прямоугольным поперечным сечением" в широком смысле. Атмосферу при выполнении описанных выше плавки в подовой емкости нагревом электронным лучом и литья поддерживают в вакуумированном состоянии.

В настоящей заявке технически чистый титан включает технически чистый титан, регламентированный в стандартах от Л8 класса 1 до Л8 класса 4, ΑδΤΜ марок 1-4, ΌΙΝ 37025, ΌΙΝ 37035 и ΌΙΝ 37055, каждый из которых соответствует Л8-стандартам. То есть упоминаемый в настоящем изобретении технически чистый титан может состоять из, в мас.%: С: 0,1% или менее, Н: 0,015% или менее, О: 0,4% или менее, Ν: 0,07% или менее, Ре: 0,5% или менее, а остальное: Τι. Кроме того, сплавы с высокой коррозионной стойкостью (титановые материалы, регламентированные в стандарте ΑδΤΜ марок 7, 11, 16, 26, 13, 30 и 33, или в Лδ-стандартах, соответствующих маркам ΑδΤΜ, или титановые материалы, полученные добавлением к ним элементов других типов в малых количествах), называемые модифицированным (улучшенным) техническим титаном, которые получены добавлением небольших количеств элементов платиновой группы к промышленному технически чистому титану, также называются титаном, входящим в понятие "технически чистый титан" в настоящем изобретении.

При изготовлении титановой отливки для горячей прокатки согласно настоящему изобретению титановая отливка с прямоугольным поперечным сечением, которая представляет собой материал для титановой отливки, в принципе может быть получено произвольным способом плавки и произвольным способом литья. Титановая отливка с прямоугольным поперечным сечением, полученная, как разъясняется в настоящем варианте осуществления, плавкой такого исходного материала, как губчатый титан, титановый скрап и тому подобный, методом ЭЛП в вакууме и разливкой расплавленного титана в вакууме в форме прямоугольного сечения или форме прямоугольного параллелепипеда (в форме сляба), имеющего удлиненную прямоугольную форму в поперечном сечении, способом литья плоских заготовок с прямым охлаждением, может наиболее эффективно обеспечивать эффекты настоящего изобретения. Титановая отливка с прямоугольным поперечным сечением, имеющая прямоугольное поперечное сечение с формой и размерами, которые пригодны для горячей прокатки, может быть легко получена согласно способу литья плоских заготовок с прямым охлаждением, и поэтому может быть исключен процесс горячего обжима, включающий прокатку в сляб или проковку при высокой температуре.

Размеры титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением не должны быть конкретно ограниченными при условии, что титановая отливка имеет размеры, при которых она может быть подвергнута горячей прокатке как таковая. Когда в качестве горячей прокатки используют прокатку рулонным способом для изготовления горячекатаных рулонных тонких, средних и толстых листов, имеющих толщину листа примерно от 3 до 8 мм, размеры титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением могут быть установлены на толщину примерно от 150 до 280 мм, длину примерно от 3 до 10 м и ширину примерно от 600 до 1580 мм.

Кроме того, биллеты, блюмы и тому подобные, которые подвергаются горячей прокатке, тоже могут обеспечивать такие же эффекты при подвергании соответствующих прокатываемым поверхностям частей термообработке и горячей прокатке в режимах по настоящему изобретению. Титановая отливка, которая представляет собой исходный материал, включает не только отливки с прямоугольным поперечным сечением (в форме сляба), но и биллеты и блюмы.

Титановую отливку с прямоугольным поперечным сечением, полученную способом литья плоских заготовок с прямым охлаждением с помощью ЭЛП и тому подобного описанным выше образом, подвергают как она есть, как показано на фиг. 1, первоэтапному процессу Р1 поверхностной термообработки,

- 7 029486

первоэтапному процессу Р2 охлаждения, второэтапному процессу Р3 поверхностной термообработки и второэтапному процессу Р4 охлаждения в этом порядке. В этой связи, подвергание титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением как она есть соответствующим процессам Р1-Р4 означает подвергание титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением как исходного материала в состоянии после литья соответствующим процессам Р1-Р4 без пропускания через процесс обжима, проводимый горячей обработкой давлением, такой как прокатка в сляб и проковка, и процесс резания для отделки поверхности, в качестве материала для получения сляба при изготовлении горячекатаного титанового листа. Соответственно титановая отливка с прямоугольным поперечным сечением, которая представляет собой материал для титановой отливки для горячей прокатки, имеет не только свойство поверхности с вызванными литьем грубыми неровностями, но и крупнозернистую микроструктуру отливки, и многие дефекты, такие как образованные при литье раковины, обычно присутствующие в областях вплоть до глубины примерно от 8 до 10 мм от поверхности.

Описываемые ниже соответствующие процессы Р1-Р4 осуществляют по меньшей мере на двух поверхностях (то есть двух широких поверхностях), которые представляют собой поверхности, прокатываемые в процессе горячей прокатки (поверхности, приводимые в контакт с валками для горячей прокатки), из четырех поверхностей, за исключением передней торцевой поверхности (поверхности нижнего конца, соответствующей поверхности начала литья) и задней торцевой поверхности (поверхности верхнего конца, соответствующей поверхности окончания литья), при литье плоских заготовок с прямым охлаждением, среди наружных поверхностей титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением. В случае титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением, имеющей скошенные фаски, поверхности скошенных фасок составляют часть вышеописанных двух широких поверхностей.

Более конкретно, в титановой отливке 10 с прямоугольным поперечным сечением, имеющей скошенные фаски 11, как показано, например, на фиг. 2, две широких поверхности 10А и 10В (поверхности, содержащие скошенные фаски 11) из четырех поверхностей 10Α-10Ό вдоль направления Ό литья (направления вытягивания отливки при литье плоских заготовок с прямым охлаждением) представляют собой поверхности, прокатываемые при горячей прокатке. Соответственно соответствующим процессам Р1-Р4 подвергают по меньшей мере две широких поверхности 10А, 10В со скошенными фасками 11.

Когда две описанных выше широких поверхности 10А и 10В подвергают соответствующим процессам Р1-Р4, порядок соответственных поверхностей и соответственных процессов предусматривает следующие две ситуации А и В. В настоящем варианте осуществления разъяснения будут приведены при допущении, что ситуация В подразумевается ради простоты разъяснений. Кроме того, когда обработку с расплавлением поверхности на втором этапе проводят многократно, может быть осуществлен процесс А или В, или же оба процесса А и В могут быть осуществлены в совокупности.

Ситуация А: из двух поверхностей 10А и 10В, одну поверхность 10А подвергают первоэтапному процессу Р1 поверхностной термообработки с последующим первоэтапным процессом Р2 охлаждения, а затем другую поверхность 10В аналогично подвергают первоэтапному процессу Р1 поверхностной термообработки с последующим первоэтапным процессом Р2 охлаждения. После этого любую (например, 10А) из вышеуказанных поверхностей подвергают второэтапному процессу Р3 поверхностной термообработки с последующим второэтапным процессом Р4 охлаждения, а затем другую поверхность (например, 10В) подвергают второэтапному процессу Р3 поверхностной термообработки с последующим второэтапным процессом Р4 охлаждения.

Ситуация В: из двух поверхностей 10А и 10В, одну поверхность 10А подвергают первоэтапному процессу Р1 поверхностной термообработки с последующим первоэтапным процессом Р2 охлаждения, а затем последовательно ту же поверхность 10А подвергают второэтапному процессу Р3 поверхностной термообработки с последующим второэтапным процессом Р4 охлаждения. После этого другую поверхность 10В подвергают первоэтапному процессу Р1 поверхностной термообработки с последующим первоэтапным процессом Р2 охлаждения, а затем последовательно ту же поверхность 10В подвергают второэтапному процессу Р3 поверхностной термообработки с последующим второэтапным процессом Р4 охлаждения.

Кроме того, не только две широких поверхности 10А и 10В (поверхности, которые представляют собой поверхности, прокатываемые при горячей прокатке) из четырех поверхностей 10А-10П вдоль направления Ό литья, но и две узких поверхности 1°С и 10Ό (поверхности, которые представляют собой боковые кромки при горячей прокатке) также могут быть подвергнуты соответствующим процессам Р1Р4. В этом случае две узких поверхности 1°С и 10Ό на боковых кромках могут быть подвергнуты соответствующим процессам Р1-Р4 после того, как будет завершено подвергание соответствующим процессам Р1-Р4 двух широких поверхностей 10А и 10В, которые являются предназначенными для горячей прокатки поверхностями. В альтернативном варианте, в описанной выше ситуации А, две широких поверхности 10А и 10В, которые являются предназначенными для горячей прокатки поверхностями, могут быть подвергнуты первоэтапному процессу Р1 поверхностной термообработки с последующим первоэтапным процессом Р2 охлаждения, а затем последовательно две поверхности 1°С и 10Ό на боковых кромках могут быть аналогично подвергнуты первоэтапному процессу Р1 поверхностной термообработки с последующим первоэтапным процессом Р2 охлаждения. После этого две широких поверхности 10А

- 8 029486

и 10В, которые представляют собой предназначенные для горячей прокатки поверхности, и две поверхности 1°С и 10Ό на боковых кромках могут быть по очереди подвергнуты второэтапному процессу Р3 поверхностной термообработки с последующим второэтапным процессом Р4 охлаждения. Однако в настоящем варианте осуществления соответствующие процессы Р1-Р4 для двух поверхностей 1°С и 10Ό на боковых кромках опущены ради упрощения разъяснений.

Ниже соответствующие процессы Р1-Р4 разъясняются более подробно.

Первоэтапный процесс Р1 поверхностной термообработки и первоэтапный процесс Р2 охлаждения

Как описано выше, титановую отливку с прямоугольным поперечным сечением, полученную методами ЭЛП и литья плоских заготовок с прямым охлаждением, подвергают как она есть первоэтапному процессу Р1 поверхностной термообработки. Первоэтапный процесс Р1 поверхностной термообработки, как показано на фиг. 2, представляет собой процесс, в котором расплавляют нагреванием только поверхностные слои двух широких поверхностей 10А и 10В, которые представляют собой прокатываемые в по меньшей мере одном процессе горячей прокатки поверхности (поверхности, приводимые в контакт с валками для горячей прокатки), из наружных поверхностей титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением. В этом отношении первой будет подвергнута этому процессу одна поверхность 10А из двух поверхностей 10А и 10В. Поверхностные слои нагревают, например, облучением электронным лучом. Далее облучение электронным лучом будет разъяснено как один пример способа нагрева.

В этом отношении площадь области 14, облучаемой электронным лучом из электронно-лучевой пушки 12 на поверхности 10А титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением, как показано на фиг. 2, обычно очень мала по сравнению со всей площадью облучаемой поверхности 10А. Фактически облучение электронным лучом обычно производят при непрерывном перемещении электроннолучевой пушки 12 или при непрерывном перемещении титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением. Форма (контуры) и площадь вышеуказанной облучаемой области могут быть скорректированы путем регулирования фокуса электронного луча или с использованием электромагнитных линз, чтобы узкий луч колебался с высокой частотой с образованием лучевого пучка. В настоящем варианте осуществления разъяснения приведены далее при допущении, что непрерывно перемещается электронно-лучевая пушка 12, как показано стрелкой А на фиг. 2. Направление перемещения электронно-лучевой пушки 12 не будет конкретно ограниченным, и обычно пушка непрерывно перемещается по направлению длины (обычно по направлению Ό литья) или по направлению ширины (обычно по направлению, перпендикулярному направлению Ό литья) титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением, чтобы непрерывно облучать описанную выше облучаемую область 14 шириной (диаметром в случае круглого луча или лучевого пучка) в форме ленты. Далее необлученную область, смежную с облученной областью 14, облучают электронным лучом в форме ленты с непрерывным перемещением электронно-лучевой пушки 12 в обратном направлении (или в том же направлении). В определенном случае могут быть применены множественные пушки для облучения многочисленных областей электронными лучами в одно и то же время. На фиг. 2 показан случай, в котором луч с прямоугольным поперечным сечением непрерывно перемещается вдоль направления длины (обычно по направлению Ό литья) титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением. Кроме того, когда луч переходит на участок, смежный с только что облученным участком, опять подвергают облучению от 1/2 до 1/4 только что облученного участка, и участки обрабатывают таким образом, чтобы желательная глубина обработки могла быть достигнута во всех областях, благодаря чему могут быть в достаточной мере обеспечены эффекты настоящего изобретения.

Поверхность (поверхность А) титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением облучают электронным лучом в вышеуказанном первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки для нагрева поверхности до температуры точки плавления (обычно примерно 1670°С) или более технически чистого титана, в результате чего поверхностный слой поверхности 10А титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением расплавляется, как показано в центре левее на фиг. 3А, на глубину Й1, соответствующую теплоподводу. То есть область от поверхности до положения глубины Й1 по направлению толщины представляет собой расплавленный слой (слой 16 первоэтапного расплавления). Кроме того, в более внутренней области, чем слой 16 первоэтапного расплавления в отливке, часть (слой зоны термического влияния = слой ЗТВ), нагретая до температуры точки β-превращения или выше чистого титана вследствие термического влияния, обусловленного облучением электронным лучом, претерпевает превращение в β-фазу. Как было показано выше, область, претерпевшая превращение в β-фазу вследствие обусловленного облучением электронным лучом термического влияния в первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки, в настоящем описании называется слоем 18 первоэтапного βпревращения. Толщину вышеуказанного слоя 18 первоэтапного β-превращения задают равной Й2.

В этом отношении глубина "ά1+ά2" слоя 16 первоэтапного расплавления и слоя 18 первоэтапного βпревращения в первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки находится в диапазоне от 6 мм до 20 мм. Толщина Й1 слоя 16 первоэтапного расплавления не будет конкретно ограниченной. Глубина "ά1+ά2" может быть отрегулирована на описанную выше глубину, и обычно Й1 предпочтительно находится в диапазоне от 3 до 10 мм.

- 9 029486

Теплоподвод в принципе соотносится с глубиной обусловленного облучением электронным лучом расплавления, и поэтому условия облучения электронным лучом выбирают для контроля теплоподвода так, чтобы получить значение "Д1+Д2" (от 6 до 20 мм) глубины расплавления+слоя β-превращения в каждом случае, как было описано выше. Фактически, поскольку необходимый теплоподвод варьируется в зависимости от толщины (теплоемкости) отливки, температуры основного металла и условий охлаждения со стороны основного металла, необходимый для получения вышеописанной толщины расплавления теплоподвод определяется непросто, и обычно теплоподвод на единицу площади (на 1 см²) может быть установлен на 80-300 Дж. В этом отношении условия облучения электронным лучом, которые влияют на теплоподвод в расчете на единицу площади, включают выходную мощность лучевой пушки и диаметр луча, а также скорость перемещения пушки (скорость перемещения положения облучения) при выполнении облучения с непрерывным перемещением лучевой пушки, как было описано выше. Вышеуказанные условия могут быть надлежащим образом настроены для обеспечения вышеописанной величины теплоподвода.

Если облучение электронным лучом проводят при непрерывном перемещении лучевой пушки, слой 16 первоэтапного расплавления и слой 18 первоэтапного β-превращения на участке, где облучение электронным лучом было завершено, охлаждаются, как показано вблизи центра на фиг. ЗА, за счет отведения тепла в основной металл (внутрь отливки 10), и когда слои достигают температуры затвердевания или более низкой, они затвердевают и превращаются в повторно затвердевший слой 20 (далее называемый слоем первоэтапного расплавления и повторного затвердевания). Кроме того, слой зоны термического влияния (слой 18 первоэтапного β-превращения) на нижней стороне слоя первоэтапного расплавления, образованного облучением электронным лучом, нагревается до более высокой температуры, чем точка βпревращения, и затем охлаждается до более низкой температуры, чем точка β-превращения, в результате чего слой зоны термического влияния претерпевает обратное превращение в α-фазу. Крупнозернистая микроструктура отливки исчезает и преобразуется в мелкозернистую игольчатую микроструктуру (далее называемую слоем первоэтапной ЗТВ) в процессе, в котором слой, претерпевший β-превращение, как было описано выше, претерпевает обратное превращение в α-фазу. Таким образом, слой, который претерпел обратное превращение в α-фазу при охлаждении слоя 18 первоэтапного β-превращения, показан как слой 22 первоэтапной ЗТВ на фиг. 3. Вышеуказанный процесс охлаждения соответствует первоэтапному процессу Р2 охлаждения. В случае настоящего варианта осуществления, в котором поверхность титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением облучают электронным лучом при непрерывном перемещении лучевой пушки 12, в то время как первоэтапный процесс Р1 поверхностной термообработки протекает при облучении некоторого участка на плоской поверхности 10А титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением электронным лучом, на другом участке (участке, на котором облучение уже завершилось) протекает первоэтапный процесс Р2 охлаждения с охлаждением слоя до более низкой температуры, чем точка β-превращения.

Хотя это конкретно не иллюстрировано, при облучении поверхности титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением электронным лучом для выполнения первоэтапного процесса Р1 поверхностной термообработки и затем выполнения первоэтапного процесса Р2 охлаждения, титановая отливка 10 с прямоугольным поперечным сечением может быть размещена на охлаждаемом водой основании, выполненном из теплопроводного материала (металла), такого как нержавеющая сталь, медь, алюминий и тому подобные, чтобы предотвратить нагревание всей титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением при облучении электронным лучом. Сразу же после выполнения первоэтапного процесса Р1 поверхностной термообработки обеспечивается возможность быстрого отведения тепла в сторону основного металла так, чтобы выполнялся первоэтапный процесс Р2 охлаждения. Это позволяет дополнительно усилить эффекты настоящего изобретения.

В процессе от первоэтапного процесса Р1 поверхностной термообработки до первоэтапного процесса Р2 охлаждения поверхность (слой 16 первоэтапного расплавления) титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением, расплавленная облучением электронным лучом, разглаживается под действием сил поверхностного натяжения, и крупные неровности 10Р на поверхности отливки устраняются. Кроме того, в результате расплавления поверхности (слоя 16 первоэтапного расплавления) также устраняются появившиеся при литье раковины 10р, которые присутствуют внутри под поверхностью. Соответственно слой 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания, полученный при охлаждении и затвердевании слоя 16 первоэтапного расплавления, представляет собой слой, имеющий меньше неровностей на поверхности и меньше раковин внутри. Кроме того, при расплавлении исчезает крупнозернистая микроструктура отливки и при затвердевании в последующем процессе охлаждения и превращения из β-фазы в α-фазу формируется мелкозернистая игольчатая микроструктура. Вышеуказанные охлаждение и затвердевание проводят за счет отведения тепла в сторону основного металла, и скорость охлаждения при отведении тепла в сторону основного металла является довольно высокой, так что игольчатая микроструктура после затвердевания и превращения преобразуется в мелкозернистую микроструктуру.

Кроме того, слой 18 первоэтапного β-превращения нагревают до более высокой температуры, чем

- 10 029486

точка β-превращения, и затем охлаждают с высокой скоростью охлаждения отведением тепла в сторону основного металла, и происходит его обратное превращение в α-фазу с преобразованием в слой 22 первоэтапной ЗТВ. Это также позволяет слою 22 первоэтапной ЗТВ превращаться в мелкозернистую игольчатую микроструктуру.

Однако толщина слоя 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания+слоя 22 первоэтапной ЗТВ является относительно большой, такой как 6 мм или более, и поэтому следует отметить, что скорость охлаждения в первоэтапном процессе Р2 охлаждения является меньшей, как будет разъяснено позже, чем скорость охлаждения во второэтапном процессе Р4 охлаждения.

Плавление до глубины расплавления (глубины 61) на первом этапе представляет собой процесс, проводимый для того, чтобы устранить дефекты, такие как раковины и морщины (возникшие при литье), которые до некоторой степени присутствуют в более глубоком положении. Обычно уровни дефектов могут быть оценены до некоторой степени визуальным обследованием поверхности отливки, и поэтому толщина слоя 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания может быть определена согласно результатам, полученным при визуальном обследовании.

В этом отношении, если глубина 61 расплавленного слоя (слоя 16 первоэтапного расплавления) в первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки составляет менее 3 мм, возникшие при литье раковины, которые присутствуют в окрестности от 3 до 10 мм от поверхности отливки (титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением), не могут быть устранены. В результате этого эффект преобразования поверхностного слоя обеспечивается неудовлетворительно, и на горячекатаном листе склонны образовываться поверхностные дефекты, обусловленные описанными выше раковинами. Кроме того, такие дефекты, как раковины и тому подобные, которые присутствуют внутри под поверхностным слоем отливки, в положении на глубине, превышающей 10 мм от поверхности, обычно сокращаются до такой степени, которую можно практически игнорировать. Если дефекты и присутствуют, то они могут быть сделаны безвредными в результате прессования и слияния в процессе горячей прокатки. Соответственно, даже если глубину 61 расплавленного слоя увеличивают до более чем 10 мм, нельзя ожидать, что эффект преобразования еще более усилится. С другой стороны, для увеличения глубины расплавления, превышающей 10 мм, необходимо замедлить скорости обработки (скорость перемещения лучевой пушки) и повысить выходную мощность излучающей электронный луч пушки, и поэтому возможно, что это повлечет за собой снижение производительности обработки и возрастание стоимости.

Соответственно глубину 61 расплавления (глубину слоя 16 первоэтапного расплавления) в первоэтапном процессе поверхностной термообработки предпочтительно устанавливают равной от 3 до 10 мм. Однако на глубине 61 расплавления и глубине 62 слоя β-превращения (слоя 18 первоэтапного βпревращения), который находится в нижней части области 61, формируется мелкозернистая игольчатая микроструктура в первоэтапном процессе Р2 охлаждения в результате превращения из β-фазы в α-фазу, и поэтому в определенных случаях затруднительно безусловно отличить 61 от 62. С другой стороны, область 28 основного металла в более низкой части, чем глубина 62, образована крупнозернистой микроструктурой (микроструктурой затвердевания отливки) в состоянии после литья, и поэтому она может быть различимой. При допущении, что совокупная толщина 61 + 62 составляет от 6 до 20 мм, было найдено, что толщина 61 составляет приблизительно 3-10 мм, и поэтому толщину 61+62 задавали в диапазоне 6-20 мм. Толщина слоя 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания, полученного после предоставления слою 16 первоэтапного расплавления возможности повторно затвердеть в первоэтапном процессе Р2 охлаждения, является практически такой же, как глубина 61 расплавления у слоя 16 первоэтапного расплавления. Кроме того, толщина слоя первоэтапной ЗТВ, полученного после предоставления слою 18 первоэтапного β-превращения возможности охладиться до точки β-превращения или ниже в первоэтапном процессе Р2 охлаждения, является практически такой же, как глубина 62 слоя 18 первоэтапного β-превращения. Соответственно в этом варианте осуществления толщины слоя 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания и слоя 22 первоэтапной ЗТВ также приняты за значения 61 и 62, а сумма 61 и 62 принята в диапазоне от 6 до 20 мм. Конечно, фактически глубины слоя 16 первоэтапного расплавления и слоя 18 первоэтапного β-превращения в определенных случаях немного отличаются от толщин слоя 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания и слоя 22 первоэтапной ЗТВ, в зависимости от влияний и усадки при затвердевании неровностей на поверхности отливки исходного материала (титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением), и влияний, обусловленных устранением раковин, присутствующих в поверхностном слое, но различие между ними является лишь незначительным, и их можно считать практически одинаковыми. Нижний предел глубины первоэтапного расплавления и глубины слоя первоэтапной ЗТВ "61+62" особенно предпочтительно устанавливают на уровне 8 мм или более, а верхний предел особенно предпочтительно устанавливают на уровне 16 мм или менее, более предпочтительно 13 мм или менее, как раз в описанном выше диапазоне.

Второэтапный процесс Р3 поверхностной термообработки и второэтапный процесс Р4 охлаждения

Слой 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания и слой 22 первоэтапной ЗТВ образованы на глубине от 6 до 20 мм от поверхности, на поверхности 10А из двух широких поверхностей, которые представляют собой прокатываемые поверхности в титановой отливке 10 с прямоугольным по- 11 029486

перечным сечением, в первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки и первоэтапном процессе Р2 охлаждения, каждый из которых описан выше. Затем поверхность слоя 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания опять облучают, как показано в центре левее на фиг. 3В, электронным лучом во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки, чтобы быстро нагреть поверхностный слой слоя 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания. Во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки поверхность плоской заготовки (сляба) с прямоугольным поперечным сечением облучают электронным лучом при непрерывном перемещении лучевой пушки относительно плоской заготовки с прямоугольным поперечным сечением способом, подобным первоэтапному процессу Р1 поверхностной термообработки, в результате чего повторно нагревают почти всю поверхность поверхности 10А, и повторно нагретый слой 24 быстро охлаждается за счет отведения тепла в сторону основного металла и преобразуется в слой 26 измельчения микроструктуры.

В этом отношении, поверхность 10А титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением облучают электронным лучом во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки для повторного нагрева поверхности 10А (поверхности слоя 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания) титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением таким образом, что область (область с толщиной 63) вплоть до положения на глубине 1 мм или более и менее 6 мм в направлении толщины от самой наружной поверхности достигает точки β-превращения или выше, в результате чего происходит β-превращение. В этом отношении, область, повторно нагретая до точки β-превращения или выше, в этом варианте осуществления называется слоем 24 повторного нагрева. Слой 24 повторного нагрева после охлаждения преобразуется в слой 26 измельчения микроструктуры.

Как было описано выше, когда нагревание выполняют до точки β-превращения или выше в глубине 1 мм или более облучением электронным лучом, тонкий слой (примерно 0,5-2 мм или менее: область 24А) на самой наружной поверхности нагревается до температуры точки плавления или выше, и самый наружный поверхностный слой во многих случаях опять расплавляется. Расплавление самого наружного поверхностного слоя не будет привносить особенных проблем, и необходимо только, чтобы область вплоть до положения на глубине 1 мм или более и менее 6 мм в направлении толщины от самой наружной поверхности нагревалась до точки β-превращения или выше и преобразовывалась в слой 24 повторного нагрева. Также может быть возможным, что самая наружная поверхность не расплавляется, область вплоть до положения на глубине 1 мм или более и менее 6 мм в направлении толщины от самой наружной поверхности нагревается до точки β-превращения или выше, и вся часть слоя 24 повторного нагрева становится слоем β-превращения. Соответственно слой 24 повторного нагрева, сформированный во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки, включает ситуацию, в которой слой 24 повторного нагрева образован расплавленным слоем (называемым в настоящем описании слоем 24А второэтапного расплавления) и слоем 24В β-превращения на нижней стороне расплавленного слоя, и ситуацию, в которой слой 24 повторного нагрева образован только слоем 24В β-превращения на всей части в направлении толщины. В настоящем варианте осуществления показана ситуация, в которой самый наружный поверхностный слой слоя 24 повторного нагрева расплавляется и становится слоем 24А второэтапного расплавления.

Теплоподвод от облучения электронным лучом во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки может быть определен так, чтобы область вплоть до положения на глубине 1 мм или более и менее 6 мм нагревалась до точки β-превращения или выше. То есть теплоподвод можно регулировать так, чтобы толщина 63 слоя 24 повторного нагрева составляла 1 мм или более и менее 6 мм.

При облучении электронным лучом в первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки теплоподвод регулируют таким образом, чтобы сумма глубины 61 расплавления (согласно глубине, прогреваемой до температуры плавления или выше) и глубины 62 слоя ЗТВ была задана на уровне от 6 мм до 20 мм, чтобы контролировать глубину 61 расплавления на уровне от 3 до 10 мм. С другой стороны, при облучении электронным лучом во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки теплоподвод регулируют так, что глубина 63, прогреваемая до точки β-превращения или выше, составляет 1 мм или более и менее 6 мм. Точка β-превращения является гораздо более низкой температурой, чем температура плавления, и глубина прогревания до точки β-превращения или выше от поверхности, которая задается во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки, является меньшей, чем глубина расплавления в первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки. Соответственно теплоподвод регулируют таким образом, чтобы теплоподвод (в единицу времени и на единицу площади) при облучении электронным лучом во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки был сниженным по сравнению с теплоподводом при облучении электронным лучом в первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки. Конкретные приемы управления теплоподводом включают, например, регулирование выходной мощности лучевой пушки до более низкого уровня, чем в первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки, увеличение диаметра луча лучевой пушки до большего уровня, чем в первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки, и повышение скорости перемещения пушки (скорости перемещения положения облучения) до большего значения, чем ее скорость в первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки. Может быть применен любой из вышеуказанных приемов,

- 12 029486

или могут быть использованы два или более приемов в сочетании. Удельный теплоподвод при облучении электронным лучом во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки не будет конкретно ограничен, и теплоподвод обычно может составлять примерно 15-80 Дж на единицу площади (1 см²).

Во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки так же, как в случае первоэтапного процесса Р1 поверхностной термообработки, облучение электронным лучом выполняют с непрерывным перемещением лучевой пушки относительно отливки, обрабатывая почти всю площадь поверхности 10А отливки (титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением). В вышеуказанном случае, когда луч переходит на участок, смежный с только что облученным участком, опять еще раз подвергают облучению от 1/2 до 1/4 только что облученного участка, и участки обрабатывают таким образом, чтобы желательная глубина обработки могла быть достигнута во всех областях, благодаря чему могут быть в достаточной мере обеспечены эффекты настоящего изобретения. В вышеуказанном случае слой 24 повторного нагрева на участке, где облучение завершилось, резко охлаждается за счет отведения тепла в основной металл (внутрь отливки). В этом отношении, в случае, где самый наружный поверхностный слой слоя повторного нагрева расплавляется и присутствует слой 24А второэтапного расплавления, этот слой 24А второэтапного расплавления затвердевает при резком охлаждении, дальше закаливается до точки β-превращения или ниже и превращается в слой 26А второэтапного расплавления и повторного затвердевания, имеющий микроструктуру α-фазы. Кроме того, слой 24В второэтапного β-превращения также нагревается до более высокой температуры, чем точка β-превращения, и затем резко охлаждается (закаливается) до более низкой температуры, чем точка β-превращения, преобразуясь в слой 26В второэтапной ЗТВ, имеющий микроструктуру α-фазы, и все из вышеуказанных слоев 26А и 26В в совокупности составляют описываемый позже слой 26 измельчения микроструктуры. Такой процесс охлаждения соответствует второэтапному процессу Р4 охлаждения.

Кроме того, во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки с последующим второэтапным процессом Р4 охлаждения титановая отливка 10 с прямоугольным поперечным сечением может быть размещена, как и в случае первоэтапного процесса Р1 поверхностной термообработки с последующим первоэтапным процессом Р2 охлаждения, на охлаждаемом водой основании, выполненном из материала (металла) с высокой теплопроводностью, чтобы предотвратить нагревание всей титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением при облучении электронным лучом и чтобы обеспечить возможность быстрого отведения тепла в сторону основного металла во второэтапном процессе Р4 охлаждения, благодаря чему могут быть дополнительно усилены эффекты настоящего изобретения.

Кроме того, в настоящем варианте осуществления, в котором поверхность титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением облучают электронным лучом с непрерывным перемещением лучевой пушки относительно титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки, в то время как протекает второэтапный процесс Р3 поверхностной термообработки, как и в случае первоэтапного процесса Р1 поверхностной термообработки с последующим первоэтапным процессом Р2 охлаждения, при облучении электронным лучом некоторого участка на поверхности отливки с прямоугольным поперечным сечением, на другом участке (участке, на котором облучение уже завершилось) протекает второэтапный процесс Р4 охлаждения.

В этом отношении, теплоподвод в единицу времени на единицу площади при облучении электронным лучом во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки является меньшим по сравнению с теплоподводом при облучении электронным лучом в первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки, и поэтому скорость охлаждения во второэтапном процессе Р4 охлаждения с отведением тепла в сторону основного металла после облучения электронным лучом возрастает до более высокого уровня, чем скорость охлаждения в первоэтапном процессе Р2 охлаждения. То есть скорость затвердевания слоя 24А второэтапного расплавления во второэтапном процессе Р4 охлаждения в том случае, когда поверхность слоя 24 повторного нагрева расплавляется и превращается в слой 24А второэтапного расплавления, является большей, чем скорость затвердевания слоя 16 первоэтапного расплавления в первоэтапном процессе Р2 охлаждения, и скорость последующего охлаждения во второэтапном процессе Р4 охлаждения также является более высокой, чем скорость охлаждения в первоэтапном процессе Р2 охлаждения. Кроме того, скорость охлаждения, с которой слой 24В второэтапного β-превращения охлаждается до более низкой температуры, чем точка β-превращения, во второэтапном процессе Р4 охлаждения, также является большей, чем скорость охлаждения слоя 24В первоэтапного β-превращения в первоэтапном процессе Р2 охлаждения. Соответственно микроструктура слоя 24 повторного нагрева, затвердевшего и охлажденного во второэтапном процессе Р4 охлаждения, преобразуется в гораздо более мелкозернистую микроструктуру (мелкозернистую игольчатую микроструктуру), чем микроструктуры (микроструктуры слоя 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания и слоя 22 первоэтапной ЗТВ), охлажденные и кристаллизовавшиеся в первоэтапном процессе Р2 охлаждения. Таким образом, слой, полученный измельчением микроструктуры слоя 24 повторного нагрева, называется слоем 26 измельчения микроструктуры.

Кроме того, слой 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания и слой 22 первоэтапной ЗТВ, которые сформировались в первоэтапном процессе Р1 поверхностной термообработки и перво- 13 029486

этапном процессе Р2 охлаждения, остаются с внутренней стороны от слоя 26 измельчения микроструктуры. В этом отношении, слой 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания и слой 22 первоэтапной ЗТВ, остающиеся внутри под слоем 26 измельчения микроструктуры, преобразуются в относительно более крупнозернистую игольчатую микроструктуру по сравнению с микроструктурой слоя 26 измельчения микроструктуры. В настоящем изобретении слой 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания и слой 22 первоэтапной ЗТВ, остающиеся внутри под слоем 26 измельчения микроструктуры, в совокупности называются "внутренним слоем измельчения микроструктуры". Упоминаемый здесь термин "относительно более крупнозернистый" означает, что "слой 22 первоэтапной ЗТВ измельчен в меньшей степени по сравнению со слоем 26 измельчения микроструктуры" и согласно общим стандартам "внутренний слой измельчения микроструктуры" также образован мелкозернистой игольчатой микроструктурой.

В этом отношении, если глубина 63, которая прогрета до точки β-превращения или выше при облучении электронным лучом во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки, составляет менее 3 мм, слой 26 измельчения микроструктуры является слишком тонким, и поэтому эффект надежного предотвращения образования дефектов на поверхности горячекатаного листа в результате измельчения микроструктуры достигается в недостаточной мере. С другой стороны, если глубина 63 составляет 6 мм или более, снижается скорость охлаждения за счет отведения тепла в основной металл после облучения электронным лучом, и не обязательно получается достаточно удовлетворительное измельчение микроструктуры. Соответственно облучение электронным лучом во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки регулируют таким образом, чтобы глубина 63, которая прогрета до точки βпревращения или выше, составляла 1 мм или более и менее 6 мм. То есть слой 24 повторного нагрева, прогретый до точки β-превращения или выше, будет рассматриваться как находящийся в положении 1 мм или более и менее 6 мм от поверхности.

Нижний предел глубины 63 (толщины слоя 24 повторного нагрева), которая прогревается до точки β-превращения или выше при облучении электронным лучом во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки, устанавливают, в частности, на 2 мм или более, а верхний предел предпочтительно устанавливают на 5 мм или менее, как раз в описанном выше диапазоне от 1 мм или более и менее 6 мм.

Кроме того, второэтапная поверхностная термообработка может быть проведена многократно, и важно, чтобы при любой термообработке глубина устанавливалась меньшей, чем глубина, на которой микроструктура преобразована по меньшей мере в первоэтапной поверхностной термообработке.

В этом отношении, степень количественно определяемого измельчения микроструктуры (игольчатой микроструктуры) в слое 26 измельчения микроструктуры, полученного охлаждением слоя 24 повторного нагрева во второэтапном процессе охлаждения (включая случай, в котором этот процесс проводят многократно), может быть представлена состоянием, в котором термообработку перед горячей прокаткой или эквивалентную обработку проводят для рекристаллизации микроструктуры, вместо состояния микроструктуры как таковой. То есть необходимо только, чтобы число кристаллических зерен, имеющих диаметр зерна 3 мм или более, составляло 5 или менее на м² поверхности сляба в состоянии, в котором микроструктура преобразуется в мелкозернистую микроструктуру с беспорядочной ориентацией. То есть затруднительно определить степень измельчения полученной повторным нагревом и резким охлаждением игольчатой микроструктуры как таковой. Соответственно используют диаметр зерен, находящихся в состоянии термообработки перед горячей прокаткой или эквивалентной обработки, чтобы количественно представить измельчение слоя 26 измельчения микроструктуры, полученного повторным нагревом и резким охлаждением. Обработка, эквивалентная термообработке перед горячей прокаткой, означает термообработку при 820°С в течение 240 мин.

В случае, когда число кристаллических зерен, имеющих диаметр зерна 3 мм или более, превышает 5 или более на м² поверхности сляба в состоянии, в котором микроструктура (игольчатая микроструктура) слоя 26 измельчения микроструктуры рекристаллизована путем осуществления обработки, эквивалентной термообработке перед горячей прокаткой, то есть в состоянии, в котором микроструктура преобразована в равноосную мелкозернистую микроструктуру с беспорядочной ориентацией, измельчение не рассматривается как достигаемое более заметно, чем в случае, когда второэтапный процесс поверхностной термообработки с последующим второэтапным процессом охлаждения не проводят (то есть в случае, когда приготовленный для горячей прокатки сляб получен в первоэтапном процессе поверхностной термообработки с последующим первоэтапным процессом охлаждения), и становится затруднительным надежное и стабильное предотвращение образования относительно крупных вмятин и поверхностных дефектов на горячекатаном листе в начале горячей прокатки. В слое 26 измельчения микроструктуры после нагрева перед горячей прокаткой или эквивалентной обработки число кристаллических зерен, имеющих диаметр зерна 3 мм или более, особенно предпочтительно составляет 1 или менее, даже в случае 5 или менее на м² поверхности сляба. Диаметры кристаллических зерен могут быть надежно получены проведением второэтапного процесса поверхностной термообработки, в котором область, имеющая глубину 1 мм или более и менее 6 мм от поверхности, нагревают до точки β-превращения или выше.

Диаметр кристаллических зерен означает диаметр кристаллических зерен в соответствующей об- 14 029486

ласти сечения в направлении толщины сляба. Более конкретно, диаметр кристаллических зерен означает диаметр кристаллических зерен, полученный измерением диаметров зерна у всех кристаллических зерен на глубине от наружных поверхностей широких поверхностей 10А, 10В (прокатываемых поверхностей) вплоть до глубины, включающей всю соответствующую область в направлении толщины сляба, например, в сечении (поперечном сечении в направлении толщины), перпендикулярном направлению длины (направлению Ό прокатки) сляба, и измерением диаметров зерен на всем протяжении заданного расстояния в направлении ширины сляба. В этой связи, диаметры зерен предпочтительно измеряют на всем протяжении расстояния примерно 1/2 ширины (полуширины) сляба, чтобы с высокой достоверностью получить диаметры зерен.

Кроме того, во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки может быть допустимо присутствие по меньшей мере одного вида стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов на поверхности титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением, и эти стабилизирующие α-фазу элементы и нейтральные элементы могут быть расплавлены совместно при расплавлении поверхностной части титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением, чтобы обеспечить сосредоточенное присутствие стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов в поверхностной части. В качестве материала для стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов может быть использован по меньшей мере один тип из порошков, стружки, проволок, тонких пленок и опилок в комбинации. Стабилизирующие α-фазу элементы и нейтральные элементы предпочтительно представляют собой А1, δη и Ζγ. Добавление этих элементов к титану позволяет подавить рост кристаллических зерен в однофазной α-области. Соответственно кристаллические зерна могут сохраняться мелкими, даже когда α-фаза нагревается до диапазона высоких температур при горячей прокатке. Для подавления роста кристаллических зерен необходима более чем умеренная концентрация. По меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов предпочтительно вводят в количестве 0% или более и менее 2% в расчете на общий мас.% в диапазоне глубины 4 мм или менее от поверхности титановой отливки для горячей прокатки.

Кроме того, во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки в поверхности титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением может быть допустимо присутствие по меньшей мере одного вида стабилизирующих β-фазу элементов, и эти стабилизирующие β-фазу элементы могут быть расплавлены совместно при расплавлении поверхностной части титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением, чтобы обеспечить сосредоточенное присутствие стабилизирующих β-фазу элементов в поверхностной части. В качестве материала для стабилизирующих β-фазу элементов может быть использован по меньшей мере один тип из порошков, стружки, проволок, тонких пленок и опилок в комбинации. Стабилизирующие β-фазу элементы включают V, Мо, Ре, Сг, Μη, Та, N6. Νί, Сг, Со, Си, и тому подобные. Однако в титане такой элемент, как имеющий высокую температуру плавления, может быть причиной включения высокой плотности (ΗΌΙ) и становится исходной точкой усталостного разрушения, когда такой элемент остается в титановом материале без расплавления и достаточного диффундирования, и поэтому такой элемент следует применять с осмотрительностью. Стабилизирующие βфазу элементы могут быть классифицированы на элементы типа полностью твердого раствора, такие как V, Мо, Та, N6 и тому подобные, и эвтектоидного типа, такие как Ре, Сг, Μη, Со, Νί, Си и тому подобные. В эвтектоидном типе каждый из стабилизирующих β-фазу элементов имеет низкую растворимость в твердом растворе, но имеет высокую способность стабилизировать β-фазу, и поэтому стабилизирующие β-фазу элементы эвтектоидного типа более эффективны, даже когда добавлены в меньшем количестве. Стабилизирующий β-фазу элемент содержится в поверхности титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением за счет совместного расплавления стабилизирующего β-фазу элемента во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки. В результате этого, добавлением стабилизирующих βфазу элементов повышается прокаливаемость, благодаря чему может быть получена более мелкозернистая микроструктура. Упоминаемое здесь "повышение прокаливаемости" означает, что на термокинетической диаграмме превращения при непрерывном охлаждении (ССТ-кривой) точка перегиба ("нос") превращения при охлаждении сдвигается в долговременную сторону при введении стабилизирующих βфазу элементов в поверхность титановой отливки, в результате чего отливка претерпевает превращение при низкой температуре. Превращение при низкой температуре позволяет увеличить число центров зародышеобразования и измельчить кристаллические зерна. Микроструктура находится в двухфазном состоянии "α+β" при нагревании в условиях горячей прокатки, и на границах зерен α-фазы образуется βфаза, в результате чего подавляется рост зерен α-фазы. Соответственно горячекатаный титановый материал, не имеющий поверхностных дефектов, получается вследствие того, что кристаллические зерна при горячей прокатке сохраняются в состоянии мелкодисперсных кристаллических зерен. По меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов предпочтительно вводят в количестве 1,5% или менее в расчете на общий мас.% в диапазоне глубины 4 мм или менее от поверхности титановой отливки для горячей прокатки.

В альтернативном варианте во второэтапном процессе Р3 поверхностной термообработки на по- 15 029486

верхности титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением может быть допустимо присутствие по меньшей мере одного вида стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов и по меньшей мере одного вида стабилизирующих β-фазу элементов, и эти стабилизирующие α-фазу элементы, нейтральные элементы и стабилизирующие β-фазу элементы, стабилизирующие α-фазу элементы, и нейтральные элементы могут быть расплавлены совместно при расплавлении поверхностной части титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением, чтобы стабилизирующие α-фазу элементы, нейтральные элементы и стабилизирующие β-фазу элементы сосредоточенно присутствовали в поверхностной части. В этом случае по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов предпочтительно вводят в количестве 0% или более и менее 2,0% в расчете на общий мас.%, а по меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов предпочтительно вводят в количестве 1,5% или менее в расчете на общий мас.% в диапазоне глубины 4 мм или менее от поверхности титановой отливки для горячей прокатки.

Когда второэтапную поверхностную термообработку проводят многократно, операцию введения стабилизирующих α-фазу элементов, нейтральных элементов и стабилизирующих β-фазу элементов так, чтобы они сосредоточенно присутствовали в поверхностной части, предпочтительно проводят при конечной термообработке.

Когда добавляют стабилизирующий β-фазу элемент, при термообработке при 820°С в течение 240 мин рекристаллизация не происходит, и в определенных случаях микроструктура находится в состоянии игольчатой микроструктуры. В таком случае затруднительно точно измерить диаметр кристаллических зерен. Однако, как правило, игольчатая микроструктура является более мелкозернистой, чем рекристаллизованная структура, и поэтому формирование поверхностных дефектов может быть предотвращено даже после горячей прокатки.

Одну поверхность 10А из двух поверхностей 10А и 10В (предназначенных для горячей прокатки поверхностей) титановой отливки 10 с прямоугольным поперечным сечением подвергают первоэтапному процессу поверхностной термообработки, первоэтапному процессу охлаждения, второэтапному процессу поверхностной термообработки и второэтапному процессу охлаждения описанными выше способами, а затем, например, титановую отливку 10 с прямоугольным поперечным сечением переворачивают, чтобы подвергнуть другую поверхность 10В первоэтапному процессу поверхностной термообработки, первоэтапному процессу охлаждения, второэтапному процессу поверхностной термообработки и второэтапному процессу охлаждения такими же способами, как было описано выше. В некоторых случаях, после того, как одна поверхность 10А подвергнута первоэтапному процессу поверхностной термообработки с последующим первоэтапным процессом охлаждения, другая поверхность 10В может быть подвергнута первоэтапному процессу поверхностной термообработки с последующим первоэтапным процессом охлаждения, а затем соответствующие поверхности 10А и 10В могут быть по очереди подвергнуты второэтапному процессу поверхностной термообработки с последующим второэтапным процессом охлаждения.

В описанном выше варианте осуществления обрабатывают две широких поверхности 10А и 10В (предназначенные для горячей прокатки поверхности, и в том числе скошенные фаски 11, если присутствуют, см. фиг. 2) из четырех поверхностей 10Α-10Ό по направлению Ό литья (направлению, в котором отливку вытягивают при литье плоских заготовок с прямым охлаждением). Однако узкие поверхности 1°С и 10Ό (поверхности, которые представляют собой боковые кромки при горячей прокатке) (см. фиг. 2) из четырех широких поверхностей также могут быть подвергнуты такой же обработке, как и обработка, которой подвергают две широких поверхности 10А и 10В.

То есть сляб из материала под горячую прокатку подвергают обжатию при горячей прокатке, в результате чего часть поверхности на боковой кромке материала обычно переходит на сторону листовой поверхности горячекатаного листа.

Соответственно, если микроструктура в поверхностном слое на поверхности боковой кромки отливки с прямоугольным поперечным сечением является крупнозернистой или присутствуют многочисленные дефекты, то на поверхности вблизи обоих концов в направлении ширины горячекатаного листа склонны образовываться поверхностные дефекты, такие как вмятины. С учетом этого обстоятельства, подвергание поверхности и на боковой кромке отливки с прямоугольным поперечным сечением такой же преобразующей обработке, как было описано выше, позволяет эффективно предотвращать возникновение такой проблемы, как описанная выше.

Когда две поверхности 1°С и 10Ό на боковых кромках также подвергают первоэтапному процессу поверхностной термообработки, первоэтапному процессу охлаждения, второэтапному процессу поверхностной термообработки и второэтапному процессу охлаждения такими же способами, как описано выше, соответственные процессы, которым подвергают обе поверхности 1°С и 10Ό на боковых кромках, могут быть осуществлены после завершения соответствующих процессов, которым подвергают две широких поверхности 10А и 10В. В альтернативном варианте соответственные процессы для двух поверхностей 1°С и 10Ό могут быть надлежащим образом осуществлены между соответствующими процессами для двух широких поверхностей 10А и 10В.

- 16 029486

Микроструктура сечения вблизи поверхности (например, вблизи листовой поверхности 10 А) титановой отливки для горячей прокатки, полученная подверганием преобразующей обработке титановой отливки для горячей прокатки, полученной описанным выше путем, то есть титановой отливки с прямоугольным поперечным сечением, схематически показана на фиг. 4. Кроме того, микроструктура в состоянии, в котором вышеуказанную титановую отливку для горячей прокатки подвергают термообработке, эквивалентной нагреву перед горячей прокаткой, схематически показана на фиг. 5. Фиг. 6 представляет полученную при обследовании поперечного сечения фотографию, показывающую слой измельчения микроструктуры, внутренний слой измельчения микроструктуры и микроструктуру затвердевания отливки в поверхностной части титановой отливки для горячей прокатки, соответствующей фиг. 4.

Титановая отливка 30 для горячей прокатки, показанная на фиг. 4, соответствует состоянию (состоянию, показанному на правой стороне фиг. 3В) после завершения второэтапного процесса охлаждения. В титановой отливке 30 для горячей прокатки часть основного металла 28 (внутренняя часть сляба относительно слоя 22 первоэтапной ЗТВ) состоит из крупнозернистой микроструктуры (микроструктуры затвердевания отливки) в состоянии после литья, а более близкая к поверхностной стороне часть, чем слой 22 ЗТВ, имеет состоящий из игольчатой микроструктуры слой 26 измельчения микроструктуры на самой наружной поверхности и состоящий из игольчатой микроструктуры внутренний слой 27 измельчения микроструктуры с внутренней стороны от слоя 26 измельчения микроструктуры. Как описано выше, внутренний слой 27 измельчения микроструктуры состоит из слоя 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания и слоя 22 первоэтапной ЗТВ, каждый из которых остался с внутренней стороны от слоя 26 измельчения микроструктуры после осуществления второэтапного процесса Р3 поверхностной термообработки и второэтапного процесса Р4 охлаждения.

Фиг. 6 (фотография) показывает поверхностную часть титановой отливки для горячей прокатки, которая соответствует состоянию (состоянию, показанному на правой стороне фиг. 3В) после завершения второэтапного процесса охлаждения. В этой титановой отливке 30 для горячей прокатки основной металл 28 (часть сляба с внутренней стороны от внутреннего слоя 27 измельчения микроструктуры (слоя 22 первоэтапной ЗТВ)) состоит из крупнозернистой микроструктуры в состоянии после литья. Поверхность титановой отливки 30 для горячей прокатки образована двухслойной мелкозернистой игольчатой микроструктурой из слоя 26 измельчения микроструктуры на самой внешней поверхности и внутреннего слоя 27 измельчения микроструктуры во внутренней части сляба относительно слоя 26 измельчения микроструктуры. Внутренний слой 27 измельчения микроструктуры можно в определенных случаях наблюдать в виде двух слоев, в зависимости от условий первоэтапного процесса Р1 поверхностной термообработки и первоэтапного процесса Р2 охлаждения. Кроме того, слой 26 измельчения микроструктуры можно в определенных случаях наблюдать в виде двух слоев, в зависимости от условий второэтапного процесса Р3 поверхностной термообработки и второэтапного процесса Р4 охлаждения. Соответственно слой 26 измельчения микроструктуры и внутренний слой 27 измельчения микроструктуры в определенных случаях можно наблюдать в виде трех слоев или четырех слоев.

Как показано на фиг. 5, когда мелкозернистая игольчатая микроструктура слоя 26 измельчения микроструктуры и внутреннего слоя 27 измельчения микроструктуры рекристаллизована в состоянии, в котором была проведена термообработка, эквивалентная нагрева перед горячей прокаткой (при 820°С в течение 240 мин), в особенности слой 26 измельчения микроструктуры (слой 26А второэтапного расплавления и повторного затвердевания и слой 26В второэтапной ЗТВ) на самой наружной поверхности сляба превращается в заметно более мелкозернистую рекристаллизованную равноосную микроструктуру, в которой число кристаллических зерен, имеющих диаметр зерна 3 мм или более, составляет 5 или менее на м² поверхности сляба. Кроме того, микроструктура (внутренний слой 27 измельчения микроструктуры) слоя 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания и слоя 22 первоэтапной ЗТВ, каждый из которых присутствует в слябе на внутренней стороне относительно слоя 26 измельчения микроструктуры, является измельченной до меньшей степени, чем в слое 26 измельчения микроструктуры. В слое 20 первоэтапного расплавления и повторного затвердевания возникшие при литье раковины почти устраняются расплавлением в первоэтапном процессе поверхностной термообработки. Немного раковин 100 остается в некоторых частях, но внутренность раковин 100 является вакуумированной, так что раковины спрессовываются и устраняются при горячей прокатке и становятся безвредными в горячекатаном листовом изделии (прокате). Кроме того, самая наружная поверхность поверхности 10А листа становится относительно гладкой поверхностью при расплавлении в первоэтапном процессе поверхностной термообработки.

Температура рекристаллизации варьируется в зависимости от типа и концентрации примесей, содержащихся в титановом слябе, и предшествующей микроструктуры. Как правило, если температура нагрева перед горячей прокаткой составляет 700°С или выше, микроструктура может быть рекристаллизована во время нагрева перед горячей прокаткой, но когда добавлен стабилизирующий β-фазу элемент, расплавленный слой Й4 на втором этапе в определенных случаях остается в виде мелкозернистой игольчатой микроструктуры, не будучи рекристаллизованным. Однако микроструктуры являются очень мелкозернистыми, и поэтому дефекты, которые превращаются в поверхностные дефекты, образующиеся при последующей горячей прокатке, присутствуют на уровне, который не сильно отличается от ситуации, в

- 17 029486

которой расплавленный слой ά4 рекристаллизован.

При фактическом применении полученной таким образом титановой отливки для горячей прокатки ее подвергают горячей прокатке до горячекатаного листа, имеющего заданную толщину листа. Способ горячей прокатки не будет конкретно ограниченным, и когда горячую прокатку проводят до горячекатаного листового изделия, обычно применяют прокатку рулонным способом. Кроме того, толщина листа после завершения горячей прокатки в вышеуказанном случае не будет конкретно ограниченной, и обычно она составляет от 3 до 8 мм. Условия горячей прокатки не будут конкретно ограниченными, и отливку нагревают, как и в случае обычной горячей прокатки, при 720-920°С за 60-420 мин, начиная горячую прокатку при температуре, находящейся в вышеуказанном диапазоне, и горячая прокатка может быть завершена при температуре на уровне комнатной температуры или более высокой, соответственно возможностям прокатного стана.

Состояние микроструктуры сечения вблизи листовой поверхности 10А в горячекатаном листе после горячей прокатки практически эквивалентно состоянию микроструктуры, в котором отливку подвергают термообработке, эквивалентной нагреву перед горячей прокаткой, как показано на фиг. 5, за исключением растяжения кристаллических зерен по направлению прокатки при горячей прокатке. То есть в слое 26 измельчения микроструктуры и внутреннем слое 27 измельчения микроструктуры, которые сделаны более мелкозернистыми обработкой расплавлением перед горячей прокаткой, сама микроструктура также обрабатывается давлением и растягивается после горячей прокатки, но микроструктура сохраняет достаточно измельченное состояние по сравнению с частью 28.

В вышеописанном варианте осуществления титановая отливка с прямоугольным поперечным сечением, полученная методами ЭЛП - литья плоских заготовок с прямым охлаждением, подвергается соответствующим процессам как она есть, то есть в качестве материала для изготовления титановой отливки для горячей прокатки в форме материала сразу после литья, без пропускания через процесс обжима, проводимый горячей обработкой давлением, такой как прокатка в сляб и проковка, и пропускания через процесс обрезки для отделки поверхности. То есть используют материал, имеющий поверхность отливки в состоянии после литья (поверхность отливки, на которой присутствуют возникшие при литье заметные неровности и которая имеет дефекты литья, такие как многочисленные раковины и тому подобные, на поверхностной части и включает поверхность с так называемой коркой окалины). Эффекты настоящего изобретения могут быть достигнуты наиболее эффективно, когда настоящее изобретение применяют к такой отливке в состоянии после литья. Однако в определенных случаях также допустимо применять настоящее изобретение к отливке, в которой слой вплоть до нескольких мм от самой наружной поверхности подвергнут обработке резанием и удален с тем, чтобы устранить неровности на поверхности отливки и раковины вблизи поверхности, то есть отливке в состоянии, в котором появляется так называемая «белая корочка» после удаления окалины. Кроме того, допустимо применять настоящее изобретение также к отливке с так называемой "белая корочкой" после частичного удаления окалины, полученной при удалении части обогащенного кислородом слоя (максимально примерно 1 мм) обработкой резанием, причем этот обогащенный кислородом слой сформировался на поверхности под действием высокой температуры при извлечении отливки из плавильной печи и открытой после литья охладительной зоны печи и воздействия на отливку воздуха.

Пример(ы)

Примеры настоящего изобретения будут разъяснены на основе экспериментов в Испытаниях № 138, показанных в табл. 1, 2 (табл. 2А и 2В), табл. 3 (табл. ЗА и 3В), табл. 4 (табл. 4А и 4В), табл. 5 (табл. 5А и 5В), табл. 6 (табл. 6А и 6В) и табл. 7 (табл. 7А и 7В), вместе с контрольным примером (= прокатанная из сляба плоская заготовка) согласно традиционным способам и сравнительными примерами (сравнительными примерами, в которых обработки по настоящему изобретению не осуществляли вообще, и сравнительными примерами, в которых обработки осуществляли с отклонениями от условий по настоящему изобретению).

Испытания № 1-3 (табл. 1)

Показанное в табл. 1 Испытание № 1 представляет собой контрольный пример, проведенный традиционным способом, в котором полученную электронно-лучевой плавкой отливку из технического титана по Л8-классу 1, имеющую поперечное сечение с шириной примерно 1300 мм х толщиной примерно 400 мм и длину примерно 7500 мм, подвергли горячей прокатке в заготовку с шириной примерно 1210 мм и толщиной примерно 260 мм прокаткой в сляб, длинный сляб с длиной примерно 7000 мм разрезали, всю поверхность сляба подвергали обрезанию на примерно 5 мм и использовали полученную прокаткой сляба плоскую заготовку, полученную подверганием сляба обрезанию для создания скошенных фасок шириной 30 мм под углом 45 градусов между верхней и нижней поверхностями и боковыми поверхностями. Размеры плоской заготовки составляют: ширина примерно 1200 мм х толщина примерно 250 мм х длина примерно 7000 мм.

Показанное в табл. 1 Испытание № 2 представляет собой сравнительный пример, в котором сляб из технического титана по Л8-классу 1, имеющий поперечное сечение с шириной примерно 1220 мм х толщиной примерно 270 мм и длину примерно 7000 мм, получили литьем с прямым охлаждением с помо- 18 029486

щью ЭЛП, всю поверхность сляба подвергли обрезанию на примерно 10 мм и использовали плоскую заготовку литья с прямым охлаждением, полученную подверганием вышеуказанного сляба обрезанию с образованием скошенных фасок шириной 30 мм под углом 45 градусов между верхней и нижней поверхностями и боковыми поверхностями. Размеры плоской заготовки составляют: ширина примерно 1200 мм х толщина примерно 250 мм х длина примерно 7000 мм.

Показанное в табл. 1 Испытание № 3 представляет собой сравнительный пример, в котором сляб из технического титана по Л8-классу 1, имеющий поперечное сечение с шириной примерно 1220 мм х толщиной примерно 270 мм и длину примерно 7000 мм, получили литьем с прямым охлаждением с помощью ЭЛП, всю поверхность сляба не подвергали обрезанию и использовали плоскую заготовку литья с прямым охлаждением, полученную подверганием вышеуказанного сляба обрезанию с образованием скошенных фасок шириной 30 мм под углом 45 градусов между верхней и нижней поверхностями и боковыми поверхностями. Размеры плоской заготовки являются такими же, как размеры отливки после литья с прямым охлаждением.

Вышеуказанные плоские заготовки поместили в печь при 820°С и затем нагревали в течение примерно 240 мин для изготовления рулона горячекатаного листа с толщиной 5 мм на стане непрерывной горячей прокатки полосы. Рулон листового проката пропустили через линию непрерывного декапирования, содержащую азотную и фтористоводородную кислоты, для растворения примерно 50 мкм в расчете на одну поверхность. Затем обе поверхности листа в рулоне листового проката визуально обследовали для измерения числа поверхностных дефектов. Число поверхностных дефектов, возникших в кадре 1 квадратный метр, измерили в 10-15 полях зрения для определения среднего числа поверхностных дефектов. Когда длина листа для обследования не достигала 1 м, площадь поверхности обследованного горячекатаного листа пересчитывали на 1 м² для расчета числа поверхностных дефектов на м².

В этом отношении, в соответствии с критериями оценки поверхностных дефектов на горячекатаном листе, 0,3 или менее поверхностных дефектов на м² оценивали как удовлетворительное, а 0,3 или более поверхностных дефектов на м² оценивали как неудовлетворительное. Вышеуказанные критерии оценки будут применимыми для соответственных Испытаний № 4-38, описываемых позже.

Как показано в табл. 1, в полученном прокаткой сляба материале Испытания № 1 плотность дефектов была ниже 0,3 на м², что является удовлетворительным уровнем, и поверхность находилась в хорошем состоянии. Однако в случаях обоих Испытаний № 2 и 3 на поверхностях горячекатаных листов образовались многочисленные поверхностные дефекты, и листы были оценены как неудовлетворительные.

Хорошее состояние поверхности, достигнутое в полученном прокаткой сляба материале Испытания № 1, было получено при пропускании через процесс прокатки сляба, который является трудоемким, и это не является эффектом, проявляемым настоящим изобретением.

Испытания № 4-15 (табл. 2А и 2В)

Полученный литьем с прямым охлаждением сляб из технического титана по Л8-классу 1, имеющий такие же размеры, который был изготовлен пропусканием через такие же производственные процессы, как в Испытании № 3, облучали электронным лучом в продольном направлении с перемещением сляба и повторением процесса при возвратно-поступательном движении сляба, в результате чего всю предназначенную для прокатки поверхность облучили электронным лучом. Боковые поверхности сляба также облучили электронным лучом.

Испытание № 4 представляет собой сравнительный пример, в котором сляб подвергали только первоэтапной поверхностной термообработке и в котором сляб не подвергали второэтапной поверхностной термообработке. В Испытаниях № 5-15 передние поверхности слябов подвергали первоэтапной поверхностной термообработке; затем слябы переворачивали и подвергали первоэтапной поверхностной термообработке задние поверхности. Затем слябы опять переворачивали и передние поверхности слябов подвергали второэтапной поверхностной термообработке. После этого слябы переворачивали и подвергали второэтапной поверхностной термообработке задние поверхности. Затем боковые поверхности слябов также облучали электронным лучом аналогичным образом. В этом случае разнообразными путями варьировали условия облучения. Электронный луч колебался с использованием электромагнитной линзы для придания электронному лучу формы с прямоугольным поперечным сечением. Кроме того, когда облучали соседний участок, положение электронного луча регулировали так, что только 1/3 ранее расплавленной облучением области расплавлялась опять. Изменение температуры при охлаждении после облучения электронным лучом измеряли инфракрасным термометром для расчета скорости охлаждения при переходе через точку β-превращения.

Вышеуказанные слябы поместили в печь при 820°С и затем нагревали в течение примерно 240 мин для изготовления рулона горячекатаного листа с толщиной 5 мм на стане непрерывной горячей прокатки полосы. Рулон листового проката пропустили через линию непрерывного декапирования, содержащую азотную и фтористоводородную кислоты, для растворения примерно 50 мкм в расчете на одну поверхность. Затем обе поверхности листа в рулоне листового проката визуально обследовали для измерения числа поверхностных дефектов.

Все из Испытаний № 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12 и 14 представляют собой примеры по настоящему изобре- 19 029486

тению и имели, как показано в табл. 2А и 2В, предписанный в настоящем изобретении вид (по меньшей мере двухслойной игольчатой микроструктуры) поверхностной части, а образцы проявляли микроструктуру с предписанным в настоящем изобретении диаметром кристаллических зерен после подвергания термообработке, эквивалентной нагреву перед горячей прокаткой; и образцы имели меньше поверхностных дефектов после горячей прокатки и превышали удовлетворительный уровень.

С другой стороны, Испытания № 4, 9, 13 и 15 представляют собой сравнительные примеры, в которых предписанные в настоящем изобретении вид поверхностной части и условия обработки не удовлетворялись, и они имели, как показано в табл. 2А и 2В, многочисленные поверхностные дефекты после горячей прокатки, и состояние поверхности горячекатаных листов было оценено как неудовлетворительное.

Испытания № 16-18 (табл. ЗА и 3В)

Полученный литьем с прямым охлаждением сляб из технического титана по 118-классу 1, имеющий такие же размеры, который был изготовлен пропусканием через такие же производственные процессы, как в Испытании № 3, облучали электронным лучом с перемещением сляба и повторением процесса при возвратно-поступательном движении сляба, в результате чего всю предназначенную для прокатки поверхность облучили электронным лучом. Боковые поверхности сляба также облучали электронным лучом.

Испытания № 16, 17 и 18 представляют собой примеры, в которых направление и порядок облучения варьировали при таких же условиях обработки, как в Испытании № 5.

В Испытании № 16 сляб многократно облучали в направлении ширины и переднюю поверхность сляба подвергали первоэтапной поверхностной термообработке. Затем сляб переворачивали и подвергали заднюю поверхность первоэтапной поверхностной термообработке. Далее, сляб опять переворачивали и подвергали переднюю поверхность сляба второэтапной поверхностной термообработке. После этого сляб переворачивали и подвергали заднюю поверхность второэтапной поверхностной термообработке. Затем боковые поверхности сляба также облучали электронным лучом таким же образом.

В Испытании № 17 сляб многократно облучали в продольном направлении и подвергали переднюю поверхность сляба первоэтапной поверхностной термообработке. Затем ту же поверхность подвергали второэтапной поверхностной термообработке. Далее, сляб переворачивали и подвергали заднюю поверхность первоэтапной поверхностной термообработке. После этого заднюю поверхность подвергали второэтапной поверхностной термообработке, а затем боковые поверхности сляба также облучали электронным лучом таким же образом.

В Испытании № 18 сляб многократно облучали в направлении ширины и подвергали переднюю поверхность сляба первоэтапной поверхностной термообработке. Затем ту же поверхность подвергали второэтапной поверхностной термообработке. Далее, сляб переворачивали и подвергали заднюю поверхность первоэтапной поверхностной термообработке. После этого заднюю поверхность подвергали второэтапной поверхностной термообработке, а затем боковые поверхности сляба также облучали электронным лучом таким же образом.

При вышеуказанных облучениях электронным лучом его вынуждали колебаться с использованием электромагнитной линзы для придания электронному лучу формы с прямоугольным поперечным сечением, и когда облучали соседний участок, положение электронного луча регулировали так, что только 1/3 ранее расплавленной облучением области расплавлялась опять.

Все из вышеуказанных Испытаний № 16, 17 и 18 представляют собой примеры по настоящему изобретению и имели, как показано в табл. ЗА и ЗВ, предписанный в настоящем изобретении вид поверхностной части, а образцы проявляли микроструктуру с предписанным в настоящем изобретении диаметром кристаллических зерен после подвергания термообработке, эквивалентной нагреву перед горячей прокаткой. Образцы имели меньше поверхностных дефектов после горячей прокатки и превышали удовлетворительный уровень.

Испытания № 19-23 (табл. 4А и 4В)

Полученные литьем с прямым охлаждением слябы из технически чистого титана разнообразных классов стандарта Л8 или марок стандарта А8ТМ или модифицированного технического титана (низколегированного титана), имевшие такие же размеры, которые были изготовлены пропусканием через такие же производственные процессы, как в Испытании № 3, облучали электронным лучом в продольном направлении с перемещением сляба и повторением процесса при возвратно-поступательном движении сляба, в результате чего все предназначенные для прокатки поверхности облучили электронным лучом. Боковые поверхности слябов также облучили электронным лучом.

В Испытании № 19 использовали технический титан по Л8 класса 2, в Испытании № 20 - техниче- 20 029486

ский титан по Л8 класса 3, в Испытании № 21 - технический титан по Л8 класса 4, в Испытании № 22 титановый сплав по Ά8ΤΜ марки 17, а в Испытании № 23 - титановый сплав по Ά8ΤΜ марки 13. Титановые сплавы, к которым был добавлен легирующий элемент, применяли в Испытаниях № 22 и 23, но количество добавленного легирующего элемента было малым, и титановые сплавы были модифицированным техническим титаном, рассматривавшимся как эквивалент технического титана.

Передние поверхности вышеуказанных слябов подвергали первоэтапной поверхностной термообработке. Затем слябы переворачивали и подвергали задние поверхности первоэтапной поверхностной термообработке. Далее, слябы опять переворачивали и передние поверхности подвергали второэтапной поверхностной термообработке. После этого слябы переворачивали и подвергали задние поверхности второэтапной поверхностной термообработке. Затем боковые поверхности слябов также облучали электронным лучом таким же образом. В этом случае условия облучения варьировали разнообразными путями. Электронный луч колебался с использованием электромагнитной линзы для придания электронному лучу круглой формы. Кроме того, когда облучали соседний участок, положение электронного луча регулировали так, что только 1/2 ранее расплавленной облучением области расплавлялась опять в первоэтапной поверхностной термообработке, и положение электронного луча регулировали так, что только 1/4 ранее расплавленной облучением области расплавлялась опять во второэтапной поверхностной термообработке.

Все из вышеуказанных Испытаний № 19-23 представляют собой примеры по настоящему изобретению и имели, как показано в табл. 4А и 4В, предписанный в настоящем изобретении вид поверхностной части, а образцы проявляли микроструктуру с предписанным в настоящем изобретении диаметром кристаллических зерен после подвергания термообработке, эквивалентной нагреву перед горячей прокаткой. Образцы имели меньше поверхностных дефектов после горячей прокатки и превышали удовлетворительный уровень.

Испытания № 24-26 (табл. 5А и 5В). Отливку полученного подверганием технического титана по стандарту Л8 класса 1 литью с прямым охлаждением после ЭЛП сляба, имеющего поперечное сечение с шириной 1000 мм х толщиной 190 мм и длину 5000 мм, использовали в Испытании № 24. Отливку полученного подверганием технического титана по стандарту Л8 класса 1 литью с прямым охлаждением после ЭЛП сляба, имеющего поперечное сечение с шириной 950 мм х толщиной 165 мм и длину 4500 мм, использовали в Испытании № 25. Отливку полученного литьем плоских заготовок с прямым охлаждением сляба после переплава в плазменной дуге, имеющего такие же размеры, как в Испытании № 24, использовали в Испытании № 26.

Передние поверхности вышеуказанных слябов подвергали первоэтапной поверхностной термообработке. Затем слябы переворачивали и задние поверхности подвергали первоэтапной поверхностной термообработке. Далее, слябы опять переворачивали и подвергали передние поверхности второэтапной поверхностной термообработке. После этого слябы переворачивали и подвергали задние поверхности второэтапной поверхностной термообработке.

Затем боковые поверхности слябов также облучали электронным лучом таким же образом. В этом случае условия облучения варьировали разнообразными путями. Электронный луч колебался с использованием электромагнитной линзы для придания электронному лучу формы с прямоугольным поперечным сечением. Кроме того, когда облучали соседний участок, положение электронного луча регулировали так, что только 1/2 ранее расплавленной облучением области расплавлялась опять в первоэтапной поверхностной термообработке, и положение электронного луча регулировали так, что только 1/3 ранее расплавленной облучением области расплавлялась опять во второэтапной поверхностной термообработке.

Вышеуказанные слябы, использованные в Испытаниях с № 24 по № 26, имеют меньшие размеры, чем у сляба, использованного в Испытании № 5, и поэтому имеют меньшую теплоемкость, так что скорости охлаждения снизились и увеличились диаметры зерен после термообработки, эквивалентной нагреву перед горячей прокаткой. Однако слябы проявляли микроструктуру с предписанными в настоящем изобретении диаметрами кристаллических зерен, имели меньше поверхностных дефектов после горячей

- 21 029486

прокатки и превышали удовлетворительный уровень.

Испытания № 27-34 (табл. 6А и 6В)

Полученный литьем с прямым охлаждением сляб из технического титана по стандарту Л8 класса 1, имеющий такие же размеры, который был изготовлен пропусканием через такие же производственные процессы, как в Испытании № 3, облучали электронным лучом с перемещением сляба и повторением процесса при возвратно-поступательном движении сляба, в результате чего всю предназначенную для прокатки поверхность облучили электронным лучом. Боковые поверхности сляба также облучили электронным лучом.

Передние поверхности вышеуказанных слябов подвергали первоэтапной поверхностной термообработке. Затем слябы переворачивали и подвергали задние поверхности первоэтапной поверхностной термообработке. Далее, слябы опять переворачивали, и в Испытании № 27 на переднюю поверхность сляба насыпали порошки А1, в Испытании № 28 на переднюю поверхность сляба насыпали порошки 8и, в Испытании № 29 на переднюю поверхность сляба насыпали порошки Ре, в Испытании № 30 на переднюю поверхность сляба насыпали стружки Сг, в Испытании № 31 на переднюю поверхность сляба насыпали стружки V, а в Испытаниях № 32-34 на переднюю поверхность сляба насыпали опилки из титанового сплава. Затем передние поверхности подвергали второэтапной поверхностной термообработке. После этого слябы переворачивали, и на задние поверхности насыпали порошки Ре. Затем задние поверхности подвергали второэтапной поверхностной термообработке. Затем боковые поверхности слябов также облучали электронным лучом таким же образом. В этом случае условия облучения варьировали разнообразными путями. Электронный луч колебался с использованием электромагнитной линзы для придания электронному лучу круглой формы. Кроме того, когда облучали соседний участок, положение электронного луча регулировали так, что только 1/2 ранее расплавленной облучением области расплавлялась опять в первоэтапной поверхностной термообработке, и положение электронного луча регулировали так, что только 1/4 ранее расплавленной облучением области расплавлялась опять во второэтапной поверхностной термообработке.

Все из вышеуказанных Испытаний № 27-34 представляют собой примеры по настоящему изобретению и имели, как показано в табл. 6А и 6В для результатов в отношении передних поверхностей, предписанный в настоящем изобретении вид передней поверхностной части, а образцы проявляли микроструктуру с предписанным в настоящем изобретении диаметром кристаллических зерен после подвергания термообработке, эквивалентной нагреву перед горячей прокаткой. Образцы имели меньше поверхностных дефектов после горячей прокатки и превышали удовлетворительный уровень. В дополнение, задние поверхности в Испытаниях № 27-34, на которые были насыпаны порошки Ре, показали меньше поверхностных дефектов, примерно 0,02 на м², и превышали удовлетворительный уровень.

Испытания № 35-38 (табл. 7А и 7В)

В Испытании № 35 переднюю поверхность вышеуказанного сляба подвергали первоэтапной поверхностной термообработке. Затем сляб переворачивали и подвергали заднюю поверхность первоэтапной поверхностной термообработке. Далее, сляб опять переворачивали и переднюю поверхность сляба подвергали второэтапной поверхностной термообработке. После этого сляб переворачивали и заднюю поверхность подвергали второэтапной поверхностной термообработке. Кроме того, сляб переворачивали для распределения порошков Ре на передней поверхности, и затем переднюю поверхность вышеуказанного сляба подвергали третьеэтапной поверхностной термообработке. После этого сляб переворачивали для распределения порошков Ре на задней поверхности, а затем выполняли третьеэтапную поверхностную термообработку. В Испытаниях № 37 и 38 на поверхности слябов перед третьеэтапной поверхностной термообработкой насыпали порошки А1 и порошки Ре, и переднюю и заднюю поверхности слябов подвергали поверхностной термообработке. Кроме того, в Испытании № 36 сляб подвергали поверхностной термообработке, как было в случае Испытания № 35. Затем сляб переворачивали, и переднюю и заднюю поверхности сляба подвергали четвертоэтапной поверхностной термообработке. После этого боковые поверхности сляба также облучали электронным лучом таким же образом. В этом случае условия облучения варьировали разнообразными путями. Электронный луч колебался с использованием электромагнитной линзы для придания электронному лучу круглой формы. Кроме того, когда облучали

- 22 029486

соседний участок, положение электронного луча регулировали так, что только 1/2 ранее расплавленной облучением области расплавлялась опять в первоэтапной поверхностной термообработке, и положение электронного луча регулировали так, что только 1/4 ранее расплавленной облучением области расплавлялась опять во второэтапной поверхностной термообработке.

Все из вышеуказанных Испытаний № 35-38 представляют собой примеры по настоящему изобретению и имели, как показано в табл. 7А и 7В, вид предписанный в настоящем изобретении поверхностной части, а образцы проявляли микроструктуру с предписанным в настоящем изобретении диаметром кристаллических зерен после подвергания термообработке, эквивалентной нагреву перед горячей прокаткой. Образцы имели меньше поверхностных дефектов после горячей прокатки и превышали удовлетворительный уровень.

Таблица 1

Испытание №	Дефекты, найденные после декапирования горячекатаного листа (число дефектов на м²)	Примечания
1	0, 15	Контрольный пример (срезание одной поверхности на 5 мм после прокатки сляба и горячая прокатка без облучения электронным лучом)
2	1, 8	Сравнительный пример (срезание одной поверхности на 10 мм и горячая прокатка без облучения электронным лучом), полученный литьем с прямым охлаждением сляб
3	3,5	Сравнительный пример (без срезания и горячая прокатка без облучения электронным лучом, с коркой окалины в состоянии после прокатки), полученный литьем с прямым охлаждением сляб

Таблица 2А

Испытание №	Первоэтапная поверхностная термообработка	Второэтапная поверхностная	термообработка
Прямоугольный электронный луч размером (см)	Выходная мощность (кВт)	Скорость перемещения	Теплоподвод на см² (Дж)	Прямоугольный электронный луч размером ( см)	Выходная мощность (кВт)	Скорость перемещения (см/с)	Теплоподвод на см² (Дж)	Наименьшая скорость охлаждения (°С/с)
4	2,5	30	60	200	-	-	-	-	-
5	2,5	30	60	200	3	20	200	33	100
6	2,5	25	60	167	3	20	200	33	100
7	²	25	100	125	3	20	200	33	100
8	3	30	120	83	3	20	200	33	100
9	4	25	100	63	4	20	200	25	110
10	2	25	45	278	3	20	200	33	100
11	2	30	45	333	3	20	200	33	100
12	2,5	25	60	167	2, 5	20	105	76	70
13	2,5	25	60	167	2, 5	25	115	87	55
14	2,5	25	60	167	2, 5	10	220	18	130
15	2,5	25	60	167	3	10	270	12	150

- 23 029486

Таблица 2В

Испытание №	61+62 (мм)	03 (мм)	Диаметр зерен после нагрева при 820°С в течение 240 минут	Результат обследования дефектов после декапирования горячекатаного листа (число дефектов на м²)	Примечания
Число зерен на м², имеющих диаметр зерна 3 мм или более и присутствующих в пределах 4 мм от прокатанной поверхности
4	12,3		10, 1	0,73	Сравнительный пример: теплоподвод только на первом этапе
5	12,2	3,9	0,8	0,1	Пример: базисный
6	11,1	3,9	0,7	0,1	Пример: базисный
7	8,4	3,9	0,8	0,1	Пример: базисный
8	6, 6	3,9	0,8	0,25	Пример: слегка меньший теплоподвод на первом этапе. Хороший, но тенденция к увеличению дефектов
9	5,5	3,5	0,8	0,33	Сравнительный пример: слишком низкий теплоподвод на первом этапе. Хорошая микроструктура, но неудовлетворительный результат обследования дефектов вследствие раковин при литье
10	14,1	4	0,7	0,12	Пример: слегка повышенный теплоподвод на первом этапе

11	15,5	4	0,7	0,12	Пример: высокий теплоподвод на первом этапе. Хороший, но большие затраты на энергию
12	11,9	5,8	2,2	0,25	Пример: слегка повышенный теплоподвод на первом этапе. Хороший, но тенденция к увеличению дефектов
13	11,9	6, 8	6,2	0,52	Сравнительный пример: слишком высокий теплоподвод на втором этапе. Низкая скорость охлаждения, слишком большой диаметр зерен и неудовлетворительный результат обследования дефектов
14	12	1,5	0,7	0,25	Пример: слегка меньший теплоподвод на втором этапе
15	12,1	0,9	0,9	0,45	Сравнительный пример: слишком низкий теплоподвод на втором этапе. 63 не выше, чем значение нижнего предела, хороший диаметр зерен, но неудовлетворительный результат обследования дефектов

Таблица 3А

	Первоэтапная поверхностная термообработка	Второэтапная поверхностная термообработка
Испытание	Прямоугольный	Выходная	Скорость	Теплоподвод	Прямоугольный	Выходная	Скорость	Теплоподвод	Наименьшая
№	электронный	мощность	перемещения	на см² (Дж)	электронный	мощность	перемещения	на см² (Дж)	скорость
	луч размером	(кВт)	(см/с)		луч размером	(кВт)	(см/с)		охлаждения
	( см)				( см)				(°С/с)
16	2,5	30	60	200	3	20	200	33	90
17	2,5	30	60	200	3	20	200	33	95
18	2,5	25	60	167	3	20	200	33	95

- 24 029486

Таблица 3 В

Испытание №	ά1+ά2 (мм)	аз (мм)	Диаметр зерен после нагрева при 820°С в течение 240 минут	Результат обследования дефектов после декапирования горячекатаного листа (число дефектов на м²)	Примечания
Число зерен на м², имеющих диаметр зерна 3 мм или более и присутствующих в пределах 4 мм от прокатанной поверхности
16	12,2	3,9	0, 8	0,12	Пример: облучение в направлении ширины листа (передняя-задняяпередняя-задняя) -э на основе Испытания № 5
17	12,4	3,9	0, 8	0,11	Пример: облучение в продольном направлении листа (передняяпередняя-задняя-задняя) на основе Испытания № 5
18	11,0	3,9	0,75	0,12	Пример: облучение по направлению ширины листа (передняя-передняязадняя-задняя) -э на основе Испытания № 5

Таблица 4Α

	Первоэтапная поверхностная термообработка	Второэтапная	поверхностная	термообработка
Испытание	Круглый	Выходная	Скорость	Теплоподвод	Круглый	Выходная	Скорость	Теплоподвод	Наименьшая
№	электронный луч размером (см)	мощность (кВт)	перемещения (см/с)	на см² (Дж)	электронный луч размером (см)	мощность (кВт)	перемещения (см/с)	на см² (Дж)	скорость охлаждения (°С/с)
19	2,5	30	60	255	3	20	200	42	85
20	2,5	25	60	212	3	20	200	42	85
21	2,5	30	60	255	3	20	200	42	85
22	2,5	25	60	212	3	20	200	42	85
23	2,5	30	60	255	3	20	200	42	85

Таблица 4В

Испытание	ά1 + ά2	аз	Диаметр зерен после	Результат	Примечания
№	(мм)	(мм)	нагрева при 820°С в течение 240 минут	обследования дефектов после
			Число зерен на м², имеющих диаметр зерна 3 мм или более и присутствующих в пределах 4 мм от прокатанной поверхности	декапирования горячекатаного листа (число дефектов на м²)
19	12,4	3, 9	0,8	0, 12	ЛЗ класс 2
20	11, 0	3,7	0,7	0, 1	ЛЗ класс 3
21	12,1	3, 9	0,5	0, 11	ЛЗ класс 4
22	11,1	3, 6	0,8	0, 11	Τί-0,06Ρά. (АЗТМ марка 17)
23	12,3	3, 9	0,5	0, 09	Τί-0.5Νί-0.05Ни (АЗТМ марка 13)

Таблица 5Α

	Первоэтапная поверхностная термообработка	Второэтапная г	юверхностная	гермообработка
Испытание	Прямоугольный	Выходная	Скорость	Теплоподвод	Прямоугольный	Выходная	Скорость	Теплоподвод	Наименьшая
№	электронный луч размером (см)	мощность (кВт)	перемещения (см/с)	на см² (Дж)	электронный луч размером (см)	мощность (кВт)	перемещения (см/с)	на см² (Дж)	скорость охлаждения (°С/с)
24	2,5	30	60	255	3	20	200	33	80
25	2,5	25	60	212	3	20	200	33	65
26	2,5	30	60	255	3	20	200	33	100

- 25 029486

Таблица 5В

Испытание №	61 + 62 (мм)	аз (мм)	Диаметр зерен после нагрева при 820°С в течение 240 минут	Результат обследования дефектов после декапирования горячекатаного листа (число дефектов на м²)	Примечания
Число зерен на м², имеющих диаметр зерна 3 мм или более и присутствующих в пределах 4 мм от прокатанной поверхности
24	12,5	4,1	2, 6	0, 12	Пример
25	11,1	4,4	4,2	0,25	Пример
26	12,7	3, 9	2,8	0, 18	Пример

* Все примеры на основе Образца № 5

Таблица 6А

Испытание №	Первоэтапная поверхностная термообработка	Второэтапная поверхностная термообработка
Круглый электронный луч размером (см)	Выходная мощность (кВт)	Скорость перемещения (см/с)	Теплоподвод на см² (Дж)	Круглый электронный луч размером (см)	Выходная мощность (кВт)	Скорость перемещения	Тег на	лоподвод см² (Дж)	Наименьшая скорость охлаждения (°С/с)
27	2,5	30	60	200	3	20	200	33	90
28	2,5	30	60	200	3	20	200	33	95
29	2,5	30	60	200	3	20	200	33	95
30	2,5	30	60	200	3	20	200	33	95
31	2,5	30	60	200	3	20	200	33	95
32	2,5	30	60	200	3	20	200	33	95
33	2,5	30	60	200	3	20	200	33	95
34	2,5	30	60	200	3	20	200	33	95

Таблица 6В

Испытание	61+62	63	Глубина 4 мм	или менее от передней поверхности,	Диаметр зерен	Результат	Примечания
№	(мм)	(мм)	соответствующей предназначенной для прокатки	после нагрева	обследования
				передней поверхности	при 820°С в	дефектов для
						течение 240	передней
						минут	поверхности
			Содержащийся	Содержание	Содержание	В пределах 4 мм	после
			элемент	стабилизирующего	стабилизирующего	от	декапирования
				α-фазу элемента	β-фазу элемента	предназначенной	горячекатаного
				и/ или	(мае.%)	для прокатки	листа (число
				нейтрального		передней	дефектов на
				элемента (мас.%)		поверхности	м²)
27	12,2	3,9	А1	0,5	-	0,01	0,12	Пример
28	12,4	4,1	5п	0,3	-	0,03	0,05	Пример
29	12,1	4,0	Ге	-	0,3	0,01	0,02	Пример
30	12,3	4,1	Сг	-	0,5	0,02	0,05	Пример
31	12,5	3,9	V	-	0,4	0,05	0,05	Пример
32	12,3	3,9	Α1+ν	0,54	0,78	0,01	0,10	Пример
33	12,1	4,3	А1+Ге	0,44	0,10	0,01	0,05	Пример
34	12,1	4,2	А1+5п+У+Сг	0,20	1,20	0,01	0,15	Пример

* Все примеры на основе Образца № 5

- 26 029486

Таблица 7А

Испытание №	Первоэтапная поверхностная термообработка	Второэтапная поверхностная термообработка	Третьеэтапная поверхностная термообработка	Четвертоэтапная поверхностная термообработка
Круглый ЭЛ размером (см)	Выходная мощность (кВт)	Скорость перемещения (см/с)	и пЗ X о СО ш — О с О с ш Е-ι	Круглый ЭЛ размером (см)	Выходная мощность (кВт)	Скорость перемещения (см/с)	и пЗ X о СО (=[ ш — о с о с ш Е-ι	Круглый ЭЛ размером (см)	Выходная мощность (кВт)	Скорость перемещения (см/с)	и пЗ X о СО Εζ£ О с О с ш Е-ι	Наименьшая скорость охлаждения (°С/с)	Круглый ЭЛ размером (см)	Выходная мощность (кВт)	Скорость перемещения (см/с)	и пЗ X о СО (=[ ш — 0 с 0 с ш Е-ι	Наименьшая скорость охлаждения (°С/с)
35	2,5	30	60	255	2, 5	25	1000	125	3	20	200	33	80	-	-	-		-
36	2	25	45	278	2, 5	2,5	30	60	2, 5	25	1000	125	-	4	25	100	125	80
37	2,5	30	60	255	2, 5	25	1000	125	3	20	200	33	80			-
38	2,5	30	60	255	2, 5	25	1000	125	3	20	200	33	80	-	-	-	-	-

Таблица 7В

Испытание №	61+62 (мм)	63 (мм)	Глубина 4 мм или менее от передней поверхности, соответствующей предназначенной для прокатки передней поверхности	Диаметр зерен после нагрева при 820°С в течение 240 минут

Содержащийся элемент	Содержание стабилизирующего α-фазу элемента и/или нейтрального элемента (мас.%)	Содержание стабилизирующего β-фазу элемента (мае.%)	Число зерен на м², имеющих диаметр зерна 3 мм или более и присутствующих в области 63 (области 26)	Резуль тат обследования дефектов после декапирования горячекатаного листа (число дефектов на м²)	Примечания
35	12,3	4, 0		-	-	1, 5	0, 12	Пример
36	14,0	4, 5		-	-	2, 1	0, 18	Пример
37	12,1	4, 4	А1	о, 4		0,01	0, 05	Пример
38	11,9	4, 3	Ге	-	0,3	0,02	0, 07	Пример

* Все примеры на основе Образца № 5

Выше были подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, но настоящее изобретение не ограничивается ими. Специалистам в этой области техники должно быть понятно, что могут быть проделаны разнообразные изменения и модификации без выхода за пределы смысла и объема пунктов прилагаемой формулы изобретения.

Список условных обозначений

10 титановая отливка с прямоугольным поперечным сечением

10А-10Э поверхности

12 электронно-лучевая пушка

16 слой первоэтапного расплавления

20 слой первоэтапного расплавления и повторного затвердевания

24 слой повторного нагрева

26 слой измельчения микроструктуры

30 отливка для изготовления горячекатаного титанового листа

40 горячекатаный лист

Р1 первоэтапный процесс поверхностной термообработки

Р2 первоэтапный процесс охлаждения

Р3 второэтапный процесс поверхностной термообработки

Р4 второэтапный процесс охлаждения

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Титановая отливка для горячей прокатки, состоящая из технически чистого титана, причем титановая отливка включает

внешний слой с измельченной игольчатой микроструктурой и внутренний слой с измельченной игольчатой микроструктурой,

причем микроструктура в затвердевшей отливке распространяется дальше внутрь, за внутренний

слой,

причем внешний слой имеет более мелкозернистую микроструктуру, чем внутренний слой, и распространяется на глубину от 1 мм или более и менее 6 мм от поверхности,

- 27 029486

а внутренний слой распространяется на глубину от 3 мм или более и 20 мм или менее от поверхности.
2. Титановая отливка по п.1, включающая по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов в количестве 0% или более и менее 2,0% в расчете на общий мас.% в диапазоне глубины 4 мм или менее от поверхности.
3. Титановая отливка по п.1, включающая по меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов в количестве 1,5% или менее в расчете на общий мас.% в диапазоне глубины 4 мм или менее от поверхности.
4. Титановая отливка по п.1, включающая в диапазоне глубины 4 мм или менее от поверхности

по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов в количестве 0% или более и менее 2,0% в расчете на общий мас.% и

по меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов в количестве 1,5% или менее в расчете на общий мас.%.
5. Титановая отливка по п.1, в которой число кристаллических зерен, имеющих диаметр кристаллического зерна 3 мм или более, составляет 5 или менее на м² поверхности в состоянии при комнатной температуре после термообработки при 820°С в течение 240 мин.
6. Способ изготовления титановой отливки для горячей прокатки, включающий

первую стадию поверхностной термообработки путем нагрева поверхности заготовки, состоящей из технически чистого титана, на глубину 6 мм или более и 20 мм или менее от поверхности до точки βпревращения или выше для расплавления слоя в диапазоне глубины 3 мм или более и 10 мм от поверхности, а затем охлаждения заготовки до более низкой температуры, чем точка β-превращения; и

последующую вторую стадию поверхностной термообработки путем нагрева области глубиной 1 мм или более и менее 6 мм от поверхности до точки β-превращения или выше, а затем охлаждения заготовки до более низкой температуры, чем точка β-превращения.
7. Способ по п.6, в котором теплоподвод на единицу площади во второй стадии поверхностной термообработки задают более низким, чем в первой стадии.
8. Способ по п.6, в котором на первой и второй стадиях поверхностной термообработки заготовку облучают электронным лучом, непрерывно перемещая электронно-лучевую пушку в направлении, параллельном поверхности заготовки.
9. Способ по п.6, в котором охлаждение в первой и второй стадиях поверхностной термообработки осуществляют за счет отведения тепла в сторону основного металла заготовки.
10. Способ по п.6, в котором на второй стадии поверхностной термообработки обеспечивают прохождение заготовки через точку β-превращения при скорости охлаждения 60°С/мин или более.
11. Способ по п.6, в котором вторую стадию поверхностной термообработки осуществляют многократно.
12. Способ по п.6, в котором на первой стадии поверхностной термообработки поверхность заготовки расплавляют совместно с материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов.
13. Способ по п.6, в котором на первой стадии поверхностной термообработки поверхность заготовки расплавляют совместно с материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов.
14. Способ по п.6, в котором на первой стадии поверхностной термообработки поверхность заготовки расплавляют совместно с материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов, и материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов.
15. Способ по п.6, в котором поверхность заготовки расплавляют на второй стадии поверхностной термообработки.
16. Способ по п.15, в котором на второй стадии поверхностной термообработки поверхность заготовки расплавляют совместно с материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов.
17. Способ по п.15, в котором на второй стадии поверхностной термообработки поверхность заготовки расплавляют совместно с материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов.
18. Способ по п.15, в котором на второй стадии поверхностной термообработки поверхность заготовки расплавляют совместно с материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих α-фазу элементов и нейтральных элементов, и материалом, содержащим по меньшей мере один вид стабилизирующих β-фазу элементов.
19. Способ по п.6, в котором заготовку отливают способом литья плоских заготовок с прямым охлаждением.
20. Способ по п.6, в котором заготовку получают литьем расплавленного металла, полученного способом электронно-лучевого переплава, способом литья плоских заготовок с прямым охлаждением.

- 28 029486
21. Способ по п.6, в котором заготовка имеет поверхность отливки в состоянии после литья.