RU2617188C2 - Способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов - Google Patents
Способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617188C2 RU2617188C2 RU2015143320A RU2015143320A RU2617188C2 RU 2617188 C2 RU2617188 C2 RU 2617188C2 RU 2015143320 A RU2015143320 A RU 2015143320A RU 2015143320 A RU2015143320 A RU 2015143320A RU 2617188 C2 RU2617188 C2 RU 2617188C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- deformation
- carried out
- heating
- polymorphic transformation
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу обработки полуфабрикатов из титановых сплавов преимущественно с двухфазной структурой, и может быть использовано в авиационной технике и машиностроении. Заявлен способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов с двухфазной структурой. Способ включает нагрев в β-области и деформацию, охлаждение до температуры (α+β)-области, последующие нагрев и деформацию, окончательное охлаждение. Нагрев до температуры β-области проводят со скоростью 1-20°С/мин, затем осуществляют выдержку в течение 1-8 ч, а деформацию проводят со степенью 70-98% в процессе охлаждения до температуры на 40-200°С ниже температуры полиморфного превращения. Затем осуществляют последующие нагрев до температуры в интервале температур на 50°С ниже и на 30°С выше температуры полиморфного превращения со скоростью 10-50°С/мин и деформацию со степенью 10-50% в процессе охлаждения до температуры на 60-200°С ниже температуры полиморфного превращения, после чего нагрев ведут до температуры в интервале на 30°С ниже и на 150°С выше температуры полиморфного превращения со скоростью 10-50°С/мин и осуществляют выдержку в течение 2-30 мин, а деформацию проводят со скоростью 0,5-50 мм/с с натяжением полуфабриката с усилием 3-35 кг/мм2 в процессе охлаждения до температуры на 100-400°С ниже температуры полиморфного превращения. Повышается трещиностойкость материала. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу обработки полуфабрикатов из титановых сплавов преимущественно с двухфазной структурой, и может быть использовано в авиационной технике и машиностроении.
Известен способ термопластической обработки титановых сплавов (Бернштейн М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. М.: Металлургия, т. 2, 1969, с. 1153), заключающийся в нагреве до температуры на 50-100°С ниже температуры полиморфного превращения, деформации со степенью 50-65%, охлаждении в воде со скоростью 3000-3600°С/мин, повторном нагреве со скоростью 60-70°С/мин до 500-550°С, выдержке 10 ч при этой температуре и окончательном охлаждении со скоростью 60-70°С/мин.
Однако после такой обработки прочностные характеристики материала остаются на невысоком уровне. Так, например, прочность при двухосном растяжении гладких образцов (σвд) и образцов с надрезом (σвд н), а также относительное удлинение (δ) составляют 110-115, 95-100 кгс/мм2 и 7-10% соответственно.
Известен также способ термомеханической обработки двухфазных титановых сплавов (Патент RU 2285740 C1, кл. C22F 1/18, опубл. 20.10.2006), заключающийся в том, что перед деформацией проводят термическую обработку, которая включает закалку с температуры полиморфного превращения минус 10°С в воду и высокотемпературное старение при температуре 675-700°С в течение 4 ч с охлаждением на воздухе, а после интенсивной пластической деформации осуществляют экструдирование заготовки в несколько проходов при температуре 300°С с коэффициентом вытяжки не менее 1,2. Такой способ обработки технически сложен в осуществлении из-за сильного упрочнения металла путем термообработки перед деформацией и не обеспечивает высоких характеристик трещиностойкости.
За прототип взят способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов (Авторское свидетельство SU 1154968, кл. C22F 1/18, опубл. 10.10.2015) преимущественно с двухфазной структурой, включающий нагрев в β-области, деформацию, охлаждение до температуры (α+β)-области, повторные нагрев и деформацию, окончательное охлаждение, причем с целью повышения механических свойств нагрев до температуры β-области проводят со скоростью 2-10°С/мин, затем осуществляют выдержку в течение 1-5 ч, а деформацию проводят со степенью 85-98% в процессе охлаждения до температуры на 70-200°С ниже температуры полиморфного превращения, повторный нагрев ведут со скоростью 20-30°С/мин и выдерживают в течение 3-15 мин, а повторную деформацию проводят с натяжением полуфабриката усилием 5-25 кг/см2 в процессе охлаждения до температуры на 150-350°С ниже температуры полиморфного превращения.
Однако скорость роста трещины усталости после такого способа обработки полуфабрикатов из титановых сплавов находится на недостаточном уровне.
Техническим результатом является повышение трещиностойкости материала, а именно снижение скорости развития и распространения трещин.
Технический результат достигается способом обработки полуфабрикатов из титановых сплавов с двухфазной структурой, включающим нагрев в β-области и деформацию, охлаждение до температуры (α+β)-области, последующие нагрев и деформацию, окончательное охлаждение, и отличается тем, что нагрев до температуры β-области проводят со скоростью 1-20°С/мин, затем осуществляют выдержку в течение 1-8 ч, а деформацию проводят со степенью 70-98% в процессе охлаждения до температуры на 40-200°С ниже температуры полиморфного превращения, затем осуществляют последующие нагрев до температуры в интервале температур на 50°С ниже и на 30°С выше температуры полиморфного превращения со скоростью 10-50°С/мин и деформацию со степенью 10-50% в процессе охлаждения до температуры на 60-200°С ниже температуры полиморфного превращения, после чего нагрев ведут до температуры в интервале на 30°С ниже и на 150°С выше температуры полиморфного превращения со скоростью 10-50°С/мин и осуществляют выдержку в течение 2-30 мин, а деформацию проводят со скоростью 0,5-50 мм/с с натяжением полуфабриката с усилием 3-35 кг/мм2 в процессе охлаждения до температуры на 100-400°С ниже температуры полиморфного превращения.
Предпочтительно, нагрев в β-области проводят при температуре на 100-280°С выше температуры полиморфного превращения, а деформацию проводят со скоростью 0,5-100 мм/с.
Предпочтительно, после нагрева до температуры в интервале на 30°С ниже и на 150°С выше температуры полиморфного превращения деформацию проводят со степенью 60-90%, а окончательное охлаждение со скоростью 3-40°С/мин.
Положительный эффект способа обусловлен следующим. В процессе нагрева со скоростью 1-20°С/мин и выдержки 1-8 ч создается гомогенный β-твердый раствор. При деформации 70-98% в процессе охлаждения до (α+β)-области до температуры 40-200°С ниже температуры полиморфного превращения происходит дробление β-зерен и рекристаллизация на месте при деформации в β-области и горячий наклеп при переходе деформации к температуре (α+β)-области. Последующий нагрев до температуры в интервале температур на 50°С ниже и на 30°С выше температуры полиморфного превращения со скоростью 10-50°С/мин и деформацией со степенью 10-50% в процессе охлаждения до температуры на 60-200°С ниже температуры полиморфного превращения проводят для глубокой и равномерной проработки структуры. При нагреве до температуры, лежащей в области полиморфного превращения, со скоростью 10-50°С/мин происходит фазовая перекристаллизация, а при ограниченном времени выдержки 2-30 мин не происходит роста β-зерен. После нагрева до температуры в интервале на 30°С ниже и на 150°С выше температуры полиморфного превращения при деформации со степенью 60-90% со скоростью 0,5-50 мм/с и натяжении 3-35 кг/см2 в процессе охлаждения до температуры на 100-400°С ниже температуры полиморфного превращения происходит измельчение фрагментов внутризеренной структуры, формируется равномерная структура. Окончательное охлаждение со скоростью 3-40°С/мин фиксирует оптимальное соотношение α- и β-фаз.
Параметры обработки полуфабрикатов из титановых сплавов подобраны таким образом, чтобы позволить достичь формирование структурного состояния, в котором развитие трещины будет значительно затруднено, при этом обеспечивая сохранение высокого уровня механических свойств.
По предложенному способу обрабатывали полуфабрикаты из сплава ВТ23, температура полиморфного превращения которого (Тпп) 930°С.
В таблице 1 приведены конкретные режимы осуществления предложенного способа, также механические свойства в сравнении с обработкой по известному способу-прототипу.
Как видно из таблицы, обработка листов из сплава ВТ23 по предложенному способу позволяет снизить скорость распространения трещины усталости по сравнению с известным прототипом на 20-45%.
Технико-экономическая эффективность способа состоит в том, что детали и конструкции, изготовленные из обработанных по предложенному способу полуфабрикатов, имеют высокую эксплуатационную надежность и ресурс работы.
Claims (3)
1. Способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов с двухфазной структурой, включающий нагрев в β-области и деформацию, охлаждение до температуры (α+β)-области, последующие нагрев и деформацию, окончательное охлаждение, отличающийся тем, что нагрев до температуры β-области проводят со скоростью 1-20°С/мин, затем осуществляют выдержку в течение 1-8 ч, а деформацию проводят со степенью 70-98% в процессе охлаждения до температуры на 40-200°С ниже температуры полиморфного превращения, затем осуществляют последующие нагрев до температуры в интервале температур на 50°С ниже и на 30°С выше температуры полиморфного превращения со скоростью 10-50°С/мин и деформацию со степенью 10-50% в процессе охлаждения до температуры на 60-200°С ниже температуры полиморфного превращения, после чего нагрев ведут до температуры в интервале на 30°С ниже и на 150°С выше температуры полиморфного превращения со скоростью 10-50°С/мин и осуществляют выдержку в течение 2-30 мин, а деформацию проводят со скоростью 0,5-50 мм/с с натяжением полуфабриката с усилием 3-35 кг/мм2 в процессе охлаждения до температуры на 100-400°С ниже температуры полиморфного превращения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев в β-области проводят при температуре на 100-280°С выше температуры полиморфного превращения, а деформацию проводят со скоростью 0,5-100 мм/с.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после нагрева до температуры в интервале на 30°С ниже и на 150°С выше температуры полиморфного превращения деформацию проводят со степенью 60-90%, а окончательное охлаждение со скоростью 3-40°С/мин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015143320A RU2617188C2 (ru) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015143320A RU2617188C2 (ru) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015143320A RU2015143320A (ru) | 2017-04-20 |
| RU2617188C2 true RU2617188C2 (ru) | 2017-04-21 |
Family
ID=58641920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015143320A RU2617188C2 (ru) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2617188C2 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1076490A1 (ru) * | 1982-08-27 | 1984-02-29 | Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе | Способ обработки двухфазных титановых сплавов |
| US20040035509A1 (en) * | 2002-08-26 | 2004-02-26 | Woodfield Andrew Philip | Processing of alpha-beta titanium alloy workpieces for good ultrasonic inspectability |
| SU1082051A1 (ru) * | 1982-12-15 | 2004-08-27 | М.А. Хорев | Способ термомеханической обработки двухфазных титановых сплавов |
| RU2369662C2 (ru) * | 2007-11-28 | 2009-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ термомеханической обработки титановых сплавов |
| SU1154968A1 (ru) * | 1984-01-11 | 2015-10-10 | В.К. Александров | Способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов |
-
2015
- 2015-10-13 RU RU2015143320A patent/RU2617188C2/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1076490A1 (ru) * | 1982-08-27 | 1984-02-29 | Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе | Способ обработки двухфазных титановых сплавов |
| SU1082051A1 (ru) * | 1982-12-15 | 2004-08-27 | М.А. Хорев | Способ термомеханической обработки двухфазных титановых сплавов |
| SU1154968A1 (ru) * | 1984-01-11 | 2015-10-10 | В.К. Александров | Способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов |
| US20040035509A1 (en) * | 2002-08-26 | 2004-02-26 | Woodfield Andrew Philip | Processing of alpha-beta titanium alloy workpieces for good ultrasonic inspectability |
| RU2369662C2 (ru) * | 2007-11-28 | 2009-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ термомеханической обработки титановых сплавов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015143320A (ru) | 2017-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3359702B1 (en) | Optimization of aluminum hot working | |
| JP5082483B2 (ja) | アルミニウム合金材の製造方法 | |
| US10047425B2 (en) | Artificial aging process for high strength aluminum | |
| JP6064874B2 (ja) | アルミニウム合金材の製造方法 | |
| JP2016517471A5 (ru) | ||
| JP2008525629A5 (ru) | ||
| JP2016516899A (ja) | アルミニウム−亜鉛−マグネシウム合金に人工時効を施す方法およびそれに基づく製品 | |
| CN102159742A (zh) | 钛部件的固溶热处理和过老化热处理 | |
| KR102506754B1 (ko) | 고강도 알루미늄 합금 판재 부품 및 그 제조방법 | |
| US6869490B2 (en) | High strength aluminum alloy | |
| RU2013115426A (ru) | Улучшенные алюминиевые сплавы 2ххх и способы их получения | |
| CN107130195A (zh) | 一种2a70铝合金锻件热处理工艺 | |
| RU2617188C2 (ru) | Способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов | |
| US20150252460A1 (en) | Method for improving mechanical properties of aluminum alloy castings | |
| RU2571993C1 (ru) | Способ деформационно-термической обработки объемных полуфабрикатов из al-cu-mg сплавов | |
| RU2483136C1 (ru) | Способ изготовления катаных изделий из деформируемых термически неупрочняемых сплавов системы алюминий - магний | |
| Fallahi et al. | Effect of heat treatment on mechanical properties of ECAPed 7075 aluminum alloy | |
| JP6099475B2 (ja) | Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金部材およびその製造方法 | |
| RU2640702C1 (ru) | Способ деформационно-термической обработки аустенитных коррозионностойких сталей | |
| RU2344182C2 (ru) | Способ термической обработки изделий из высокопрочных мартенситностареющих сталей | |
| CN105734470A (zh) | 一种沉积态2219铝合金的热处理方法 | |
| RU2613828C2 (ru) | Способ получения полуфабрикатов из двухфазных титановых сплавов | |
| CN103667617A (zh) | 一种提高1Cr12Ni3Mo2VN透平叶片冲击韧性的热处理工艺 | |
| Khani et al. | Study of Dynamic Precipitation during Severe Plastic Deformation of As-cast AZ91 Alloy and Its Influence on Microstructure and Mechanical Properties | |
| RU2615102C1 (ru) | Способ высокотемпературной термомеханической обработки (α+β)-титановых сплавов |