RU2681236C1 - Способ термической обработки листового проката из псевдо-альфа титанового сплава марки вт18у - Google Patents
Способ термической обработки листового проката из псевдо-альфа титанового сплава марки вт18у Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681236C1 RU2681236C1 RU2018102622A RU2018102622A RU2681236C1 RU 2681236 C1 RU2681236 C1 RU 2681236C1 RU 2018102622 A RU2018102622 A RU 2018102622A RU 2018102622 A RU2018102622 A RU 2018102622A RU 2681236 C1 RU2681236 C1 RU 2681236C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vt18u
- pseudo
- flat products
- titanium alloy
- heat treatment
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 10
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 abstract 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 11
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 102220253765 rs141230910 Human genes 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Images
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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к области металлургии титановых сплавов и может быть использовано для повышения комплекса механических свойств листового проката из высоколегированного псевдо-альфа титанового сплава марки ВТ18У. Способ термической обработки листового проката из псевдо-альфа титанового сплава марки ВТ18У включает закалку и старение. Нагрев листового проката под закалку осуществляют при температуре (Тпп-10)-(Тпп-30)°С, а охлаждение при закалке осуществляют со скоростью 120-70°С/мин в водном растворе соли NaCl, при этом концентрацию соли рассчитывают по следующему выражению: С=К×Н, г/л, где С - концентрация соли NaCl в водном растворе, г/л, К - эмпирический экспериментальный коэффициент, учитывающий охлаждающее действие раствора, К=4-6, Н - максимальная толщина закаливаемого листового проката, мм, причем старение проводят при температуре нагрева металла (Тпп-350)-(Тпп-400)°С в течение 8-16 часов. Листовой прокат характеризуется высокими прочностными характеристиками. 2 ил., 3 табл.
Description
Настоящее изобретение относится к области металлургии титановых сплавов и может быть использовано для повышения комплекса механических свойств листового проката из высоколегированного псевдо-альфа титанового сплава марки ВТ18У.
Титановый сплав марки ВТ18У является одним из наиболее жаропрочных титановых псевдо-альфа-сплавов, длительно сохраняющих высокую работоспособность до 625°С. Его успешно применяют для изготовления лопаток и дисков компрессоров авиационных двигателей. Благодаря высокой жаропрочности, обусловленной оптимальным содержанием легирующих элементов, сплав находит все большее применение в аэрокосмической технике, в частности для изготовления листового проката.
Однако существующие способы обработки не полностью реализуют заложенные легированием возможность сплава, такую как уровень достижимых прочностных свойств. Особенно возникновение получения пониженного уровня прочности возможно при содержании легирующих элементов на минимальном пределе интервала легирования. Одним из самых эффективных и распространенных методов повышения уровня прочностных свойств является термическая обработка, позволяющая изменить структуру, механические и эксплуатационные свойства металла. Известные способы термической обработки не позволяют получить изделия из сплава ВТ18У с повышенными характеристиками.
Известен способ термической обработки полуфабрикатов, изделий и сварных конструкций из высокопрочных α-титановых сплавов, включающий посадку металла в холодную печь, нагрев с наибольшей скоростью, допускаемой тепловой мощностью нагревательного устройства, до температуры (675±10)°С, выдержку из расчета не менее 1 мин на 1 мм толщины наибольшего сечения, при этом охлаждение проводят со скоростью 1,5-2°С/мин до температуры (580±10)С, а далее на воздухе (Патент РФ 2393266, МПК C22F 1/18, публ. 27.06.2010).
Известный способ не учитывает технологических особенностей псевдо-α-титановых сплавов.
Известен способ изготовления тонких листов из слитка псевдо-α-титанового сплава, характеризующийся тем, что осуществляют деформацию слитка псевдо-альфа-титанового сплава состава Ti-6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si в сляб, механическую обработку сляба, нагрев до температуры на 120-200°С выше температуры полиморфного превращения (ТПП), деформацию с суммарной степенью деформации 40-80% с последующим нагревом до температуры на 90-150°С выше ТПП, деформацию с суммарной степенью деформации 30-60%, многопроходную прокатку на подкат с суммарной степенью деформации 50-80% и со степенью деформации за проход 10-20% и дополнительным нагревом после достижения степени деформации 10-30%, нагрев подката до температуры на 20-40°С ниже ТПП и многопроходную прокатку с суммарной степенью деформации 10-30% и со степенью деформации за проход 5-20% с дополнительным нагревом после достижения степени деформации 10-30%, сборку листов в пакет с укладкой таким образом, чтобы направление листов последующей прокатки было перпендикулярно направлению листов предыдущей прокатки, прокатку пакета на готовый размер с нагревом до температуры на 20-120°С ниже ТПП и многопроходную прокатку с суммарной деформацией пакета 50-85% и степенью деформации за проход 5-15% с дополнительным нагревом пакета после достижения степени деформации 15-25%, извлечение полученных листов из пакета и их адъюстажную обработку (Патент РФ №2487962, МПК C22F 1/18, В21В 3/00, публ. 20.07.2013).
В известном способе не регламентированы режимы термической обработки, что не позволяет обеспечить уровень прочности свыше 1050 МПа.
Известен способ изготовления детали турбомашины, выполненной из титанового сплава TA6Zr4DE, включающий ковку заготовки в альфа-бета-области с образованием предварительно отформованной заготовки, горячую штамповку предварительно отформованной заготовки в бета-области титанового сплава с получением необработанной детали и термическую обработку, при этом горячую штамповку ведут с обеспечением во всех точках детали общей эквивалентной деформации, большей или равной 1,2, причем горячую штамповку завершают закалкой со скоростью охлаждения более 85°С/мин (патент РФ №2616691, МПК C22C 14/00, C22F 1/18, B21J 5/00, F04D 29/00, публ. 18.04.2017 - прототип).
Прототип предназначен для изготовления кованых и штампованных изделий и не оптимизирован для получения листовых полуфабрикатов, что не обеспечивает формирование субструктуры бета-фазы, необходимой для получения требуемого уровня механических свойств.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа получения листового проката из псевдо-альфа титанового сплава марки ВТ18У, позволяющего улучшить показатели механических свойств и структуры.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является получение микроструктуры листов, обеспечивающей повышенный уровень прочностных свойств.
Технический результат достигается тем, что в способе термической обработки листового проката из псевдо-альфа титанового сплава ВТ18У, включающем закалку и старение, согласно изобретению нагрев металла под закалку осуществляют при температуре (Тпп-10)°С … (Тпп-30)°С, а охлаждение при закалке осуществляют в водном растворе соли NaCl скоростью со 120…170°С/мин, при этом концентрацию соли рассчитывают по следующей формуле:
С=К×Н, г/л;
где С - концентрация соли NaCl в водном растворе, г/л,
К - эмпирический экспериментальный коэффициент, учитывающий охлаждающее действие раствора, К=4…6;
Н - максимальная толщина закаливаемого листового проката, мм;
причем старение проводят при температуре нагрева металла (Тпп-350)°С … (Тпп-400)°С в течение 8…16 часов.
Сущность изобретения заключается в следующем.
При получении листов сплава ВТ18У после финишной многопроходной прокатки при температуре ниже ТПП проводят упрочняющую термическую обработку листового проката, включающую закалку и старение. Изучение влияния различных скоростей охлаждения при закалке на структуру и свойства сплава ВТ18У показало большую чувствительность сплава к режиму охлаждения из верхнего интервала (α+β)-области. Нагрев металла под закалку проводят при температуре (Тпп-10)°С … (Тпп-30)°С, выдержку при этой температуре осуществляют в течение времени, достаточного для прохождения структурных и фазовых превращений, а после выдержки металл охлаждают со скоростью 120…170°С/мин, что обеспечивает получение в структуре при мартенситном превращении, наряду с первичной α-фазой, заданное количество гексагонального мартенсита (50...70%).
Для обеспечения и стабилизации требуемой скорости охлаждения металла при закалке в качестве охлаждающей жидкости в предлагаемом способе применяют водный раствор соли NaCl. При изменении концентрации соли в водном растворе появляется возможность управления скоростью охлаждения в зависимости от габаритов проката и химического состава сплава. С увеличением концентрации соли повышается охлаждающее действие раствора, соответственно, увеличивается скорость охлаждения металла. Для листового проката из сплава ВТ18У концентрацию соли в водном растворе определяют по следующей формуле:
С=К×Н, г/л;
где С - концентрация соли NaCl в водном растворе, г/л;
Н - максимальная толщина закаливаемого листового проката, мм;
К - эмпирический экспериментальный коэффициент, учитывающий охлаждающее действие раствора, К=4…6;
При последующем старении, которое проводят при температуре нагрева металла (Тпп-350)°С … (Тпп-400)°С в течение 8…16 часов, образование мелкодисперсных пластинок вторичной α-фазы при распаде мартенсита обеспечивает дисперсионное упрочнение сплава.
Промышленная применимость подтверждается конкретным примером выполнения изобретения.
Для получения листов толщиной 2 и 4 мм был выплавлен слиток из псевдо-альфа титанового сплава ВТ18У. Химический состав сплава приведен в табл. 1. Температура полиморфного превращения сплава составила 1013°С.
Слиток подвергали всесторонней ковке и осуществляли деформирование в сляб толщиной 150 мм. Далее откованный сляб строгали и разрезали на несколько заготовок. Затем заготовки прокатывали за несколько этапов после нагревов в β- и (α+β)-областях до толщин 4 и 2 мм. После прокатки осуществляли нагрев листов до температуры 995°С (Тпп - 18°С), выдерживали при этой температуре 1 час и закаливали в водном растворе соли NaCl с концентрацией 20 г/л для листов толщиной 4 мм и 10 г/л для листов толщиной 2 мм. Скорость охлаждения при закалке составила 130…150°С/мин. После чего проводили старение посредством нагрева до температуры 660°С (Тпп-353°С), выдержки 10 часов и охлаждения на воздухе. На полученных листах производили адъюстажную обработку, резку на готовый размер, отбор образцов, испытания механических свойств и исследование структуры.
Результаты испытаний механических свойств листов толщиной 4 мм после термической обработки приведены в табл. 2, а результаты испытаний механических свойств листов толщиной 2 мм после термической обработки указаны в табл. 3. Изображение микроструктуры листов толщиной 4 мм после термической обработки представлено на фиг. 1. Изображение микроструктуры листов толщиной 2 мм после термической обработки приведено на фиг. 2. Качество поверхности листов соответствовало всем требованиям нормативной документации.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет значительно повысить прочностные свойства за счет получения мелкодисперсной микроструктуры.
Claims (6)
- Способ термической обработки листового проката из псевдо-альфа титанового сплава марки ВТ18У, включающий закалку и старение, отличающийся тем, что нагрев листового проката под закалку осуществляют при температуре (Тпп-10)…(Тпп-30)°С, а охлаждение при закалке осуществляют со скоростью 120…170°С/мин в водном растворе соли NaCl, при этом концентрацию соли рассчитывают по следующей формуле:
- С=К × Н, г/л;
- где С - концентрация соли NaCl в водном растворе, г/л,
- К - эмпирический экспериментальный коэффициент, учитывающий охлаждающее действие раствора, К=4…6;
- Н - максимальная толщина закаливаемого листового проката, мм;
- причем старение проводят при температуре нагрева металла (Тпп-350)…(Тпп-400)°С в течение 8…16 часов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018102622A RU2681236C1 (ru) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | Способ термической обработки листового проката из псевдо-альфа титанового сплава марки вт18у |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018102622A RU2681236C1 (ru) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | Способ термической обработки листового проката из псевдо-альфа титанового сплава марки вт18у |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2681236C1 true RU2681236C1 (ru) | 2019-03-05 |
Family
ID=65632684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018102622A RU2681236C1 (ru) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | Способ термической обработки листового проката из псевдо-альфа титанового сплава марки вт18у |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2681236C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3575736A (en) * | 1968-11-25 | 1971-04-20 | Us Air Force | Method of rolling titanium alloys |
| RU2183691C2 (ru) * | 2000-02-11 | 2002-06-20 | Баулин Анатолий Викторович | Способ изготовления изделий из титанового сплава вт16 |
| RU2360030C1 (ru) * | 2007-11-28 | 2009-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ термомеханической обработки титановых сплавов |
| CN101886188B (zh) * | 2010-04-08 | 2011-11-16 | 厦门大学 | β钛合金及其制备方法 |
| RU2484176C2 (ru) * | 2011-08-24 | 2013-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ изготовления тонких листов из псевдо-бета-титановых сплавов |
| CN103695709A (zh) * | 2014-01-16 | 2014-04-02 | 张霞 | 一种钛基合金板材及其制备方法 |
| RU2635650C1 (ru) * | 2016-10-27 | 2017-11-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ термомеханической обработки высоколегированных псевдо-β титановых сплавов, легированных редкими и редкоземельными металлами |
-
2018
- 2018-01-23 RU RU2018102622A patent/RU2681236C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3575736A (en) * | 1968-11-25 | 1971-04-20 | Us Air Force | Method of rolling titanium alloys |
| RU2183691C2 (ru) * | 2000-02-11 | 2002-06-20 | Баулин Анатолий Викторович | Способ изготовления изделий из титанового сплава вт16 |
| RU2360030C1 (ru) * | 2007-11-28 | 2009-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ термомеханической обработки титановых сплавов |
| CN101886188B (zh) * | 2010-04-08 | 2011-11-16 | 厦门大学 | β钛合金及其制备方法 |
| RU2484176C2 (ru) * | 2011-08-24 | 2013-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ изготовления тонких листов из псевдо-бета-титановых сплавов |
| CN103695709A (zh) * | 2014-01-16 | 2014-04-02 | 张霞 | 一种钛基合金板材及其制备方法 |
| RU2635650C1 (ru) * | 2016-10-27 | 2017-11-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ термомеханической обработки высоколегированных псевдо-β титановых сплавов, легированных редкими и редкоземельными металлами |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108359920B (zh) | 一种短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法 | |
| JP6458003B2 (ja) | 自動車車体パネルの製造に好適なアルミニウム合金材料およびその生成方法 | |
| RU2283889C1 (ru) | Сплав на основе титана | |
| KR101758956B1 (ko) | 알파/베타 티타늄 합금의 가공 | |
| JP6492057B2 (ja) | 高い強度を有する銅―ニッケル―錫合金 | |
| WO2018011245A1 (en) | Method of making 6xxx aluminium sheets | |
| US10501835B2 (en) | Thin sheets made of an aluminium-copper-lithium alloy for producing airplane fuselages | |
| US20150240339A1 (en) | Tailored rolling of high strength aluminum | |
| WO2017105290A2 (ru) | Способ изготовления заготовок из сплавов на основе интерметаллида титана с орто-фазой | |
| AU2017375790B2 (en) | Aluminum alloys and methods of making the same | |
| RU2569275C1 (ru) | Плита из высокопрочного алюминиевого сплава и способ ее изготовления | |
| JP5605232B2 (ja) | α＋β型チタン合金の熱間圧延方法 | |
| JP2017078211A (ja) | 高成形性アルミニウム合金板 | |
| RU2618678C1 (ru) | Способ деформационно-термической обработки аустенитной высокомарганцевой стали | |
| RU2681236C1 (ru) | Способ термической обработки листового проката из псевдо-альфа титанового сплава марки вт18у | |
| RU2643119C2 (ru) | Способ деформационно-термической обработки высокомарганцевой стали | |
| TW201617462A (zh) | 沃斯田鐵系合金鋼材之製造方法 | |
| US20100037994A1 (en) | Method of processing maraging steel | |
| RU2675011C1 (ru) | Способ изготовления плоских изделий из гафнийсодержащего сплава на основе титана | |
| RU2761398C1 (ru) | Способ обработки прутков из орто-сплавов титана для получения лопаток компрессора газотурбинного двигателя | |
| RU2569605C1 (ru) | Способ получения тонких листов из титанового сплава ti-6,5al-2,5sn-4zr-1nb-0,7mo-0,15si | |
| RU2583567C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ТОНКИХ ЛИСТОВ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА Ti-6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si | |
| RU2520924C1 (ru) | Способ изготовления поковок дисков из сплава алюминия титана на основе орто-фазы | |
| RU2344182C2 (ru) | Способ термической обработки изделий из высокопрочных мартенситностареющих сталей | |
| RU2615761C1 (ru) | Способ изготовления тонколистового проката из сплава Ti - 10, 0-15, 0 Al - 17, 0-25, 0 Nb - 2, 0-4, 0 V - 1, 0-3, 0 Mo - 0, 1-1, 0 Fe - 1, 0-2, 0 Zr - 0,3-0,6 Si |