RU2635113C1 - СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПСЕВДО - β ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ - Google Patents
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПСЕВДО - β ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2635113C1 RU2635113C1 RU2016123792A RU2016123792A RU2635113C1 RU 2635113 C1 RU2635113 C1 RU 2635113C1 RU 2016123792 A RU2016123792 A RU 2016123792A RU 2016123792 A RU2016123792 A RU 2016123792A RU 2635113 C1 RU2635113 C1 RU 2635113C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- temperature
- cooling
- pseudo
- heat treatment
- 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
-
- 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
- C22F3/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by special physical methods, e.g. treatment with neutrons
- C22F3/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by special physical methods, e.g. treatment with neutrons by solidifying a melt controlled by supersonic waves or electric or magnetic fields
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам термической обработки изделий или заготовок из псевдо-β титановых сплавов путем закалки и холодной пластической деформации и может быть реализовано в металлургии, а также в машиностроении в производстве для изготовления конкретных изделий из них, в частности, пружин. Способ термической обработки изделия из псевдо-β титановых сплавов включает нагрев закаленного и продеформированного изделия, его выдержку и охлаждение. Нагрев изделия осуществляют до температуры (0,4-0,45) tcm, где tcm°C - температура старения сплава, выдерживают в течение 10-15 мин, а охлаждение ведут до температуры -10°С при одновременном воздействии потока газа и акустического поля звукового диапазона частот с уровнем звукового давления в пределах 140-160 дБ в течение 10 мин. Формируется внутризеренная структура с выстраиванием дислокаций в виде упорядоченных образований, в результате чего уменьшаются внутренние микронапряжения на границах раздела фаз, увеличиваются значения пределов упругости и текучести, а также повышается пластичность. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, а также к материаловедению в машиностроении и может быть использовано в производстве для изготовления изделий из титановых сплавов, в частности пружин, а также к термической обработке псевдо-β титановых сплавов в виде заготовок или конкретных изделий из них.
Известен способ упрочнения сплавов за счет дисперсионного твердения (старение). Рост сопротивления малым пластическим деформациям у этих сплавов связан с изменением субструктуры матрицы и с блокирующим действием частиц избыточной фазы. Дополнительное повышение прочности этих сплавов, сопровождающееся снижением свойств пластичности, может быть достигнуто в результате пластической деформации этих сплавов после закалки, за которой следует старение. Прерывистый распад может обеспечить достижение высокого уровня упрочнения в том случае, если исходная структура мелкозернистая. Такую структуру получают после закалки, значительной пластической деформации, кратковременного нагрева до температур рекристаллизации с последующим быстрым охлаждением. В процессе старения дополнительно измельчаются зерна исходного твердого раствора (Металловедение и термическая обработка стали, т.II /Под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштада. - М.: Металлургия, 1983, с. 281-282).
Известен способ обработки изделий из сплавов на основе титана в том числе ВТ 15, относящегося также как и сплав ТС6 к псевдо-β титановым сплавам, с использованием термоциклической обработки (Федюкин В.К., Смогоринский М.Е. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин. – Л.: Машиностроение, 1989, с.147). Сущность способа в том, что осуществляется многократные (до 20 раз) циклы обработки «нагрев - охлаждение» в температурном интервале 850-1050°С. Установлено, что на свойства сплава кроме числа циклов оказывает влияние и скорость охлаждения. При этом повышаются вязкопластические характеристики сплава, возрастает условный предел прочности сплава с 942 до 955 МПа. Недостатком этого способа является небольшой эффект упрочнения сплава, не оказывающий существенного влияния на эксплуатационные свойства упругих элементов.
Известен способ упрочнения заготовки ( пруток, проволока) из сплава ТС6, принятый в качестве ближайшего аналога (Шаболдо О.П., Виторский Я.М., Караштин Е.А., Васильев Е.В., Сорокин М.В.// Металлообработка. 2011. №2. С. 28-35.), заключающийся в том, что исходную заготовку - горячекатаный пруток подвергали предварительному нагреву до температуры 800°С и закалке со скоростью охлаждения 50°С/с, холодному волочению за несколько проходов с суммарной степенью деформации 45%. Способ обеспечивает существенный эффект упрочнения, повышения механических и эксплуатационных свойств заготовки за счет измельчения внутризеренной структуры и повышения плотности дислокаций. Основным недостатком способа является то, что способ наряду с высокой прочностью не обеспечивает необходимых значений пластичности, а в ряде случаев и высоких значений условных пределов упругости, текучести, необходимых для материала, предназначенного для упругих элементов.
Задачей заявляемого технического решения является разработка способа термической обработки изделий из псевдо-β титановых сплавов (на примере титанового сплава ТС6) с целью увеличения значений условных пределов упругости, текучести и повышение пластичности.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе термической обработки изделий из псевдо-β титановых сплавов - сплава ТС6 после стандартной технологии (закалки и холодной пластической деформации - СТО) изделие подвергают нагреву и выдержке при температуре 200-230°С, а последующее охлаждение до температуры -10°С проводят при одновременном воздействии потока газа и акустического поля звукового диапазона частот с уровнем звукового давления в пределах 140-160 дБ в течение 10 мин.
Достигаемым техническим результатом заявляемого способа является образование в субструктуре (ячеистой структуре), появившейся после холодной пластической деформации, субзерен, перестройка дефектов кристаллической решетки (дислокаций), их частичная аннигиляция. В результате этого измельчаются зерна, зерна разбиваются на субзерна и при этом обеспечивается равномерное распределение дисперсной α-фазы по зерну, что приводит к возрастанию пластичности и прочностных показателей изделия.
Способ осуществляется следующим образом: исходную заготовку - горячекатаный пруток из псевдо-β титановых сплавов подвергают предварительному нагреву до температуры 800°С и закалке со скоростью охлаждения 50°С/с, холодному волочению за несколько проходов с суммарной степенью деформации 45% (СТО).
При проведении заявляемой обработки после СТО на предварительно нагретую до определенной температуры заготовку из сплава ТС6 одновременно при его охлаждении воздействуют: поток газа с температурой -10°С и акустические поля, благодаря чему достигается технический результат, а именно в субструктуре (ячеистой структуре), появившейся после холодной деформации, при последующей заявляемой обработке происходит аннигиляция и перестройка части дефектов кристаллической решетки. В результате этого измельчаются зерна, зерна разбиваются на субзерна и при этом обеспечивается равномерное распределение дисперсной α-фазы по зерну, что приводит к возрастанию пластичности и прочностных показателей изделия.
В качестве примера для оценки заявляемого способа термической обработки изделий из сплава ТС6 была использована проволока диаметром 3,6 мм, полученная с применением СТО, образцы из которой размером 200 мм испытывались на статическое растяжение на машине модели AGX-100kN, SHIMADZU. Затем образцы из проволоки подвергались обработке путем нагрева до температуры 200-230°С, выдержке в течение 10-15 мин, а последующее охлаждение части образцов осуществлялось до температуры -10°С и проводилось при одновременном воздействии потока газа и акустического поля звукового диапазона частот с уровнем звукового давления в пределах 140-160 дБ (аэротермоакустическая обработка - АТАО1), другая часть образцов после нагрева охлаждалась на спокойном воздухе. Результаты механических испытаний приведены в таблице. Часть образцов после АТАО1 повторно подвергалась обработке по указанной схеме (АТАО2). Результаты испытаний образцов после АТАО2 приведены в таблице.
Охлаждение изделия может быть проведено с использованием газоструйного генератора звука (ГГЗ). При проведении заявляемой обработки благодаря одновременному воздействию на предварительно нагретое до температуры 200°С изделие из сплава ТС6 потока газа с температурой -10°С и акустического поля достигается технический результат, а именно измельчаются зерна-β твердого раствора, в которых равномерно распределяется дисперсная α-фаза, формируется внутризеренная структура с выстраиванием дислокаций в виде упорядоченных образований, возрастает протяженность малоугловых границ, происходит аннигиляция и перестройка части дефектов решетки. В результате этого зерна разбиваются на субзерна, чему способствует ускорение диффузионных процессов, что и обеспечивает возможность повышения уровня условных пределов упругости, текучести и прочности по сравнению со свойствами, полученными по схеме СТО, при этом заявляемая обработка обеспечивает повышение пластичности на 30-35%, чему способствует уменьшение внутренних микронапряжений на границах раздела фаз. Как видно из результатов, приведенных в таблице, при уровне звукового давления 140-160 дБ и рекомендуемых температурах нагрева 200-230°С с последующим охлаждением до температуры -10°С предлагаемая термоакустическая обработка позволяет получить повышение механических свойств титанового сплава ТС6 по сравнению с обработкой по режиму аналога, чем достигается решение задачи, поставленной перед изобретением.
Таким образом термическая обработка изделия из псевдо-β титановых сплавов (рассмотрена на примере деформируемого сплава ТС6) характеризуется тем, что изделие подвергают закалке, холодной пластической деформации, согласно изобретению изделие нагревают до температуры (0,4-0,45) tcm, где tcm°C - температура старения сплава и выдерживают в течение 10-15 мин, а охлаждение ведут до температуры -10°С при одновременном воздействии потока газа и акустического поля звукового диапазона частот с уровнем звукового давления в пределах 140-160 дБ в течение 10 мин, это приводит к возрастанию пластичности и прочностных показателей материала изделия, что является доказательством осуществимости способа.
Claims (2)
1. Способ термической обработки изделия из псевдо-β титановых сплавов, включающий нагрев закаленного и продеформированного изделия, его выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что нагрев изделия осуществляют до температуры (0,4-0,45) tcm, где tcm°C - температура старения сплава, выдерживают в течение 10-15 мин, а охлаждение ведут до температуры -10°С при одновременном воздействии потока газа и акустического поля звукового диапазона частот с уровнем звукового давления в пределах 140-160 дБ в течение 10 мин.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев, выдержку и охлаждение проводят повторно.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016123792A RU2635113C1 (ru) | 2016-06-15 | 2016-06-15 | СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПСЕВДО - β ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016123792A RU2635113C1 (ru) | 2016-06-15 | 2016-06-15 | СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПСЕВДО - β ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2635113C1 true RU2635113C1 (ru) | 2017-11-09 |
Family
ID=60263817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016123792A RU2635113C1 (ru) | 2016-06-15 | 2016-06-15 | СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПСЕВДО - β ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2635113C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2685298C1 (ru) * | 2017-11-28 | 2019-04-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ повышения деформационных свойств тугоплавких металлов |
RU2704953C1 (ru) * | 2018-10-25 | 2019-10-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ термической обработки изделий из α+β титановых сплавов |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5277718A (en) * | 1992-06-18 | 1994-01-11 | General Electric Company | Titanium article having improved response to ultrasonic inspection, and method therefor |
RU2255137C1 (ru) * | 2004-03-30 | 2005-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ термической обработки изделия или заготовки из двухфазных титановых сплавов |
RU2536125C1 (ru) * | 2013-09-13 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ термической обработки изделий из титанового сплава вт16 |
RU2544322C1 (ru) * | 2013-09-13 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ термической обработки изделия из деформируемого сплава вт23 |
-
2016
- 2016-06-15 RU RU2016123792A patent/RU2635113C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5277718A (en) * | 1992-06-18 | 1994-01-11 | General Electric Company | Titanium article having improved response to ultrasonic inspection, and method therefor |
RU2255137C1 (ru) * | 2004-03-30 | 2005-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ термической обработки изделия или заготовки из двухфазных титановых сплавов |
RU2536125C1 (ru) * | 2013-09-13 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ термической обработки изделий из титанового сплава вт16 |
RU2544322C1 (ru) * | 2013-09-13 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ термической обработки изделия из деформируемого сплава вт23 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ШАБОЛДО О.П. и др. Формирование структуры β -титанового сплава в процессе холодной деформации и последующей термической обработки. Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, 2014, 2(195), с.134-140. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2685298C1 (ru) * | 2017-11-28 | 2019-04-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ повышения деформационных свойств тугоплавких металлов |
RU2704953C1 (ru) * | 2018-10-25 | 2019-10-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ термической обработки изделий из α+β титановых сплавов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yoshida et al. | Effect of microstructural factors on tensile properties of an ECAE-processed AZ31 magnesium alloy | |
LeBrun et al. | Effect of retained austenite on subsequent thermal processing and resultant mechanical properties of selective laser melted 17–4 PH stainless steel | |
US10047425B2 (en) | Artificial aging process for high strength aluminum | |
Li et al. | Dynamic recrystallization in biomedical Co-29Cr-6Mo-0.16 N alloy with low stacking fault energy | |
RU2635113C1 (ru) | СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПСЕВДО - β ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | |
Prokoshkin et al. | Manufacturing of long-length rods of ultrafine-grained Ti-Ni shape memory alloys | |
Miura et al. | Room-temperature multi-directional forging of AZ80Mg alloy to induce ultrafine grained structure and specific mechanical properties | |
Kotan et al. | Homogenization of ECAPed Al 2024 alloy through age-hardening | |
Mohamad et al. | Effect of ageing temperatures on pseudoelasticity of Ni-rich NiTi shape memory alloy | |
Zhang et al. | FE simulation and experimental investigation of ZK60 magnesium alloy with different radial diameters processed by equal channel angular pressing | |
Singh et al. | Effect of initial grain size on microstructure and mechanical behavior of cryorolled AA 5083 | |
RU2536125C1 (ru) | Способ термической обработки изделий из титанового сплава вт16 | |
RU2544322C1 (ru) | Способ термической обработки изделия из деформируемого сплава вт23 | |
JP2015021155A (ja) | バネ用ステンレス鋼帯及びその製造方法 | |
Fallahi et al. | Effect of heat treatment on mechanical properties of ECAPed 7075 aluminum alloy | |
Abbasi et al. | Impact of partial recrystallization on the mechanical properties of severely deformed copper | |
Azimi et al. | AA2219 Aluminum alloy processed via multi-axial forging in cryogenic and ambient environments | |
RU2704953C1 (ru) | Способ термической обработки изделий из α+β титановых сплавов | |
KR102388524B1 (ko) | 마그네슘 합금의 변형 시 형성되는 쌍정의 분율 예측 방법 | |
RU2691823C1 (ru) | Способ термической обработки заготовки или изделия (пружин) из бронзы БрНХК 2,5-0,7-0,6 | |
RU2692539C1 (ru) | Способ получения объемных заготовок высокомарганцевой стали с рекристаллизованной мелкозернистой структурой | |
RU2441096C1 (ru) | Способ термомеханической обработки бета-титановых сплавов | |
RU2641429C1 (ru) | Способ повышения прочности стабильной аустенитной стали | |
Khani et al. | The effect of severe plastic deformation on the microstructure and mechanical properties of as-cast AZ31 | |
Wagner et al. | Influence of ECAP temperature on the formability of a particle reinforced 2017 aluminum alloy |