RU2756077C1 - Method for producing titanium alloy round rods (options) - Google Patents
Method for producing titanium alloy round rods (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2756077C1 RU2756077C1 RU2021104711A RU2021104711A RU2756077C1 RU 2756077 C1 RU2756077 C1 RU 2756077C1 RU 2021104711 A RU2021104711 A RU 2021104711A RU 2021104711 A RU2021104711 A RU 2021104711A RU 2756077 C1 RU2756077 C1 RU 2756077C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- billets
- rolling
- pass
- temperature
- deformation
- Prior art date
Links
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 121
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 46
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 abstract description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 22
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 229910021535 alpha-beta titanium Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000756 V alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 102220253765 rs141230910 Human genes 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- -1 titanium-aluminum-vanadium Chemical compound 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области термомеханической обработки металлов и сплавов для использования в авиационно-космической технике, морском судостроении, машиностроении и газотурбинном двигателестроении и может быть использовано для получения высокопрочных наноструктурированных прутков из титановых сплавов. Данным способом можно существенно повышать эксплуатационные свойства титановых сплавов в виде прутков, стержней, штанг и других длинномерных заготовок.The invention relates to the field of thermomechanical processing of metals and alloys for use in aerospace engineering, marine shipbuilding, mechanical engineering and gas turbine engine building and can be used to obtain high-strength nanostructured rods from titanium alloys. This method can significantly increase the performance properties of titanium alloys in the form of rods, rods, rods and other long workpieces.
В повышение прочности сплава значительный вклад вносят механизм зернограничного упрочнения за счет уменьшения размера бета-зерен в соответствии с известным соотношением Холла-Петча для предела текучести и механизм дисперсионного упрочнения, связанного с выделением вторичной альфа-фазы [Кокс Ю.В. Физика прочности и пластичности. Пер. с англ., сборник. - М.: Металлургия, 1972. 304 с.] [1].In increasing the strength of the alloy, a significant contribution is made by the mechanism of grain-boundary hardening by reducing the size of beta-grains in accordance with the well-known Hall-Petch relationship for the yield stress and the mechanism of precipitation hardening associated with the release of the secondary alpha phase [Koks Yu.V. Physics of strength and plasticity. Per. from English, collection. - M .: Metallurgy, 1972. 304 p.] [1].
Зависимость предела выносливости от размера зерна часто описывают формулой, аналогичной зависимости Холла-Петча для предела текучести. При этом в большинстве случаев при уменьшении размера зерна до ультрамелкого диапазона (менее 1 мкм) усталостные свойства металлических материалов повышаются [A.Vinogradov, S.Hashimoto, Multiscale phenomena in fatigue of ultra-fine grain materials - an overview. // Materials Transactions. 2001. V.42(1). pp.74-84] [2]. Однако формирование в металлах и сплавах ультрамелкозернистой структуры не всегда приводит к увеличению усталостной долговечности, что может быть связано с их ограниченной пластичностью, которая зависит не только от размеров зерен, но и от таких особенностей структуры, как состояние границ, морфология и распределение вторичных фаз [Semenova I.P., Yakushina Е.В., Nurgaleeva V.V., Valiev R.Z. Nanostructuring of Ti-alloys by SPD processing to achieve superior fatigue properties. // International Joint Materials Research (formerly Z. Metallk.), Vol.100(2009), 12. P.1691-1696] [3].The dependence of the fatigue limit on grain size is often described by a formula similar to the Hall-Petch dependence for the yield strength. Moreover, in most cases, when the grain size decreases to the ultra-fine range (less than 1 micron), the fatigue properties of metallic materials increase [A. Vinogradov, S. Hashimoto, Multiscale phenomena in fatigue of ultra-fine grain materials - an overview. // Materials Transactions. 2001. V. 42 (1). pp. 74-84] [2]. However, the formation of an ultrafine-grained structure in metals and alloys does not always lead to an increase in fatigue life, which may be due to their limited plasticity, which depends not only on the grain size, but also on such structural features as the state of boundaries, morphology and distribution of secondary phases [ Semenova IP, Yakushina E.V., Nurgaleeva VV, Valiev RZ Nanostructuring of Ti-alloys by SPD processing to achieve superior fatigue properties. // International Joint Materials Research (formerly Z. Metallk.), Vol. 100 (2009), 12. P.1691-1696] [3].
Изобретение относится к альфа-бета-титановым сплавам, а также к способам их термомеханической обработки с улучшением механических свойств материала, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении полуфабрикатов и изделий из легированных титановых сплавов.The invention relates to alpha-beta-titanium alloys, as well as to methods for their thermomechanical processing with the improvement of the mechanical properties of the material, and can be used in mechanical engineering in the manufacture of semi-finished products and products from alloyed titanium alloys.
Высоколегированные альфа-бета-сплавы относятся к классу титановых сплавов, в которых бета-фаза стабильна при комнатной температуре и претерпевает превращение лишь при нагреве, в результате чего они значительно упрочняются после закалки и старения [А.А. Ильин, Б.А. Колачев, И.С. Полькин. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства. Справочник. - М.: ВИЛС - МАТИ, 2009. 519 с.] [4]. Известно также, что размер зерна матричной бета-фазы, а также морфология выделений вторичной альфа-фазы оказывают значительное влияние на прочность и пластичность сплава после старения. В частности, было показано, что уменьшение размера зерна бета-фазы до 10 мкм приводит к высоким показателям прочности с удовлетворительной пластичностью. [O.M. Ivasishin, P.E. Markovsky, S.L. Semiatin, C.H. Ward. Aging response of coarse- and fine-grained titanium alloys. // Materials Science Engeneering A Vol.405 (2005), p.296-305 ISSN 0921-5093] [5].High-alloyed alpha-beta alloys belong to the class of titanium alloys, in which the beta phase is stable at room temperature and undergoes transformation only when heated, as a result of which they are significantly hardened after quenching and aging [A.A. Ilyin, B.A. Kolachev, I.S. Polkin. Titanium alloys. Composition, structure, properties. Directory. - M .: VILS - MATI, 2009.519 p.] [4]. It is also known that the grain size of the matrix beta phase, as well as the morphology of precipitates of the secondary alpha phase, have a significant effect on the strength and ductility of the alloy after aging. In particular, it has been shown that a decrease in the grain size of the beta phase to 10 μm leads to high strength values with satisfactory ductility. [O.M. Ivasishin, P.E. Markovsky, S.L. Semiatin, C.H. Ward. Aging response of coarse- and fine-grained titanium alloys. // Materials Science Engineering A Vol. 405 (2005), p. 296-305 ISSN 0921-5093] [5].
Известны способы повышения физико-механических свойств промышленных металлов и сплавов путем создания в них ультрамелкозернистых (УМЗ) структур с использованием методов интенсивной пластической деформации (ИПД), которые позволяют достигать очень больших пластических деформаций при относительно низких температурах (обычно 0,3…0,4 Тпл, К) в условиях высоких приложенных давлений [Р.З. Валиев, И.В. Александров. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура, свойства. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2007, 398 с.: ил.] [6]. В качестве методов ИПД активное развитие получили интенсивная пластическая деформация кручением (ИПДК), равноканальное угловое прессование (РКУП), и их различные модификации. В частности, способ РКУП, реализующий деформацию массивных образцов простым сдвигом, заключается в неоднократном продавливании в специальной оснастке через два канала с одинаковыми поперечными сечениями, пересекающиеся обычно под углом 90° [Патент РФ №2181314, опубл. Б.И. 2002, №16] [7].There are known methods of increasing the physical and mechanical properties of industrial metals and alloys by creating ultrafine-grained (UFG) structures in them using the methods of severe plastic deformation (SPD), which make it possible to achieve very large plastic deformations at relatively low temperatures (usually 0.3 ... 0.4 T pl , K) under conditions of high applied pressures [R.Z. Valiev, I.V. Alexandrov. Bulk nanostructured metallic materials: preparation, structure, properties. - M .: ICC "Akademkniga", 2007, 398 p .: ill.] [6]. Severe plastic torsional deformation (SPDT), equal channel angular pressing (ECAP), and their various modifications have been actively developed as SPD methods. In particular, the ECAP method, which implements the deformation of massive samples by a simple shear, consists in repeated punching in a special tooling through two channels with the same cross-sections, usually intersecting at an angle of 90 ° [RF Patent No. 2181314, publ. B.I. 2002, No. 16] [7].
Известен способ термомеханической обработки двухфазных титановых сплавов, [патент РФ №2285738, C22F1/18, B21J5/00, опубл. 20.10.2006] [8]. Способ включает интенсивную пластическую деформацию заготовки в пересекающихся вертикальном и горизонтальном каналах при температуре 600°С с накопленной логарифмической степенью деформации не менее двух. Перед интенсивной пластической 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-х часов 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. Технический результат - улучшение прочностных характеристик двухфазных титановых сплавов (предела прочности, предела текучести, предела выносливости), а также их однородности по сечению заготовки при сохранении удовлетворительной пластичности.The known method of thermomechanical processing of two-phase titanium alloys, [RF patent No. 2285738, C22F1 / 18, B21J5 / 00, publ. 20.10.2006] [8]. The method includes severe plastic deformation of the workpiece in intersecting vertical and horizontal channels at a temperature of 600 ° C with an accumulated logarithmic degree of deformation of at least two. Before severe plastic deformation, heat treatment is carried out, which includes quenching from a polymorphic transformation temperature of minus 10 ° C into water and high-temperature aging at a temperature of 675-700 ° C for 4 hours with air cooling, and after severe plastic deformation, the workpiece is extruded in several passes at a temperature of 300 ° C with an extraction ratio of at least 1.2. The technical result is to improve the strength characteristics of two-phase titanium alloys (tensile strength, yield strength, endurance limit), as well as their uniformity over the section of the workpiece while maintaining satisfactory plasticity.
Недостатком этого способа является необходимость наличия сложной оснастки (пресс-формы), низкая технологичность, т.к. для пластической деформации в пересекающихся вертикальном и горизонтальном каналах с накопленной логарифмической степенью деформации не менее двух, а затем экструдирования - характерна высокая трудоемкость и низкая производительность.The disadvantage of this method is the need for a complex tooling (mold), low manufacturability, because for plastic deformation in intersecting vertical and horizontal channels with an accumulated logarithmic degree of deformation of at least two, and then extrusion is characterized by high labor intensity and low productivity.
Известен способ термомеханической обработки, [патент РФ №2368697, C22F1/18, опубл. 27.09.2009] [9], которую проводят в десять стадий с многократными нагревами до температуры выше или ниже температуры полиморфного превращения и деформацией в процессе охлаждения до температуры ниже полиморфного превращения. Некоторые стадии обработки проводят с изменением направления деформации при чередовании осадки и вытяжки, что позволяет ликвидировать различно ориентированные дефекты, достигнуть более однородного химического состава и создать изотропную структуру.The known method of thermomechanical processing, [RF patent No. 2368697, C22F1 / 18, publ. 09/27/2009] [9], which is carried out in ten stages with repeated heating to a temperature above or below the temperature of the polymorphic transformation and deformation during cooling to a temperature below the polymorphic transformation. Some processing stages are carried out with a change in the direction of deformation with alternating upsetting and drawing, which makes it possible to eliminate variously oriented defects, achieve a more uniform chemical composition and create an isotropic structure.
Недостатками этого способа являются многостадийность и длительность процесса обработки заготовки и низкие механические свойства сплава по сравнению с предлагаемым способом.The disadvantages of this method are the multistage and duration of the processing of the workpiece and the low mechanical properties of the alloy in comparison with the proposed method.
Известно техническое решение «Обработка сплавов титан-алюминий-ванадий и изделия, изготовленные с ее помощью», [WO2004/101838, B21C37/00, С22F1/18, опубл. 2004.11.25] [10].Known technical solution "Processing of titanium-aluminum-vanadium alloys and products made with it", [WO2004 / 101838, B21C37 / 00, C22F1 / 18, publ. 2004.11.25] [10].
Предложен способ изготовления изделия из α-β-титанового сплава (варианты), изделие из α-β-титанового сплава и способ изготовления броневой плиты из α-β -титанового сплава. Способ изготовления изделия по варианту 1 из α-β -титанового сплава, содержащего, в массовых процентах, от примерно 2,9 до примерно 5,0 алюминия, от примерно 2,0 до примерно 3,0 ванадия, от примерно 0,4 до примерно 2,0 железа, от примерно 0,2 до примерно 0,3 кислорода, от примерно 0,005 до примерно 0,3 углерода, от примерно 0,001 до примерно 0,02 азота и менее примерно 0,5 одного или более элементов из группы: хром, никель, кремний или молибден, а также случайные примеси, включает в себя горячую обработку α-β-титанового сплава давлением для придания сплаву микроструктуры, пригодной для холодной деформации, и холодную обработку α-β -титанового сплава давлением.A method of manufacturing an article from an α-β-titanium alloy (variants), an article from an α-β-titanium alloy and a method of manufacturing an armor plate from an α-β-titanium alloy are proposed. A method of manufacturing an article according to
В известном аналоге механические свойства титанового сплава, полученные указанной обработкой, существенно ниже, чем в предлагаемом способе.In the known analogue, the mechanical properties of the titanium alloy obtained by the specified processing are significantly lower than in the proposed method.
Известен способ получения прутков из легированных металлов и сплавов [патент РФ 2038175, B21B1/02, B21B19/00, опубл. 27.06.1995] [11], включающий деформацию заготовки трехвалковой винтовой прокаткой со скручиванием, причем логарифмическая степень деформации скручивания составляет 0,10-0,65 от ее суммы с логарифмическим коэффициентом вытяжки, после винтовой прокатки заготовку дополнительно подвергают деформации редуцирования продольной прокаткой в калибрах с логарифмическим коэффициентом вытяжки, составляющим 0,30-0,80 от ее суммы, с логарифмической степенью деформации скручивания при винтовой прокатке. Наилучший эффект от применения способа получают при обработке легированных металлов и сплавов.A known method of producing rods from alloyed metals and alloys [RF patent 2038175, B21B1 / 02, B21B19 / 00, publ. 06/27/1995] [11], including the deformation of the billet by three-roll helical rolling with twisting, and the logarithmic degree of twisting deformation is 0.10-0.65 of its sum with the logarithmic stretch ratio, after screw rolling the billet is additionally subjected to reduction deformation by longitudinal rolling in calibers with a logarithmic stretch ratio of 0.30-0.80 of its total, with a logarithmic degree of twisting deformation during helical rolling. The best effect from the application of the method is obtained when processing alloyed metals and alloys.
Недостатком известного способа являются низкие физико-механические свойства, которые можно существенно повысить предлагаемым способом.The disadvantage of this method is low physical and mechanical properties, which can be significantly improved by the proposed method.
Известен способ получения наноструктурированных прутков круглого сечения из титанового сплава ВТ22 [патент РФ № 2604075, C22F 1/18, B82Y 40/00, B21B 3/00, опубл. 10.12.2016] [12], который выбран за прототип.A known method of producing nanostructured round bars from titanium alloy VT22 [RF patent No. 2604075,
Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке титановых сплавов, и может быть использовано для получения высокопрочных наноструктурированных прутков круглого сечения из титанового сплава ВТ22. Способ включает нагрев заготовки до температуры 850°С, деформацию заготовки путем трехвалковой поперечно-винтовой прокатки в диапазоне температур 850-750°С со ступенчатым снижением температуры заготовки на каждом последующем проходе с непосредственной закалкой с прокатки после каждого прохода. Степень истинной логарифмической деформации заготовки на каждом проходе составляет 0,21-0,54, а суммарная истинная логарифмическая деформация составляет 1,2. После поперечно-винтовой прокатки полученный пруток подвергают старению при температуре 420-550°С в течение 5 или 10 часов. Получают наноструктурированные прутки круглого сечения из титанового сплава ВТ22 с повышенными механическими свойствами.The invention relates to the field of metallurgy, namely to thermomechanical processing of titanium alloys, and can be used to obtain high-strength nanostructured round bars from titanium alloy VT22. The method includes heating the billet to a temperature of 850 ° C, deformation of the billet by three-roll helical rolling in the temperature range of 850-750 ° C with a stepwise decrease in the billet temperature at each subsequent pass with direct quenching from rolling after each pass. The degree of true logarithmic deformation of the workpiece in each pass is 0.21-0.54, and the total true logarithmic deformation is 1.2. After cross-helical rolling, the resulting rod is aged at a temperature of 420-550 ° C for 5 or 10 hours. Receive nanostructured rods of circular section from titanium alloy VT22 with enhanced mechanical properties.
Предлагаемый способ, по сравнению с прототипом, позволяет существенно сэкономить электроэнергию и время, затраченное на нагрев заготовки, при сохранении механических свойств и сопротивления усталости сплава.The proposed method, in comparison with the prototype, can significantly save electricity and time spent on heating the workpiece, while maintaining the mechanical properties and fatigue resistance of the alloy.
Технической задачей изобретения является разработка способа получения прутков круглого сечения из титанового сплава ВТ22 c высоким сопротивлением усталости.The technical objective of the invention is to develop a method for producing round bars from titanium alloy VT22 with high fatigue resistance.
Техническим результатом является получение прутков круглого сечения из титанового сплава ВТ22 с повышенными механическими свойствами и высоким пределом выносливости при многоцикловом нагружении (107 циклов).The technical result is to obtain round bars from titanium alloy VT22 with improved mechanical properties and high endurance limit under high-cycle loading (10 7 cycles).
Указанный технический результат достигается реализацией трех вариантов заявленного способа, которых объединяет то, что cпособ получения прутков круглого сечения из титанового сплава включает нагрев заготовок до температуры ниже температуры полиморфного превращения титанового сплава, деформацию заготовок трехвалковой поперечно-винтовой прокаткой с непосредственной закалкой с прокатки (НЗП) в воду полученных прутков и последующее их старениеThe specified technical result is achieved by the implementation of three variants of the claimed method, which are united by the fact that the method for producing round rods from a titanium alloy includes heating the billets to a temperature below the temperature of the polymorphic transformation of the titanium alloy, deformation of the billets by three-roll helical rolling with direct quenching from rolling (NQR) into the water of the resulting rods and their subsequent aging
Новизна первого варианта способа заключается в том, что деформацию заготовок трехвалковой поперечно-винтовой прокаткой проводят за четыре прохода, причем перед первым проходом заготовки нагревают до температуры 850°C, проводят последовательно первый проход прокатки, подстуживание прокатанных на первом проходе заготовок в течение 8-10 секунд, второй проход прокатки заготовок и последующую НЗП; затем нагревают прокатанные на втором проходе заготовки до температуры 800°C, проводят третий проход прокатки заготовок с последующей НЗП; далее нагревают прокатанные на третьем проходе заготовки до температуры 750°C, проводят четвертый проход прокатки заготовок с последующей НЗП, при этом на каждом проходе прокатку заготовок осуществляют с истинной логарифмической степенью деформации, равной 0,36-0,78, а суммарная истинная логарифмическая деформация в заготовках составляет 2,6, полученные прутки подвергают старению при температуре 450°C в течение 5 часов.The novelty of the first variant of the method lies in the fact that the deformation of the billets by three-roll helical rolling is carried out in four passes, and before the first pass, the billets are heated to a temperature of 850 ° C, the first pass of rolling is carried out sequentially, the billets rolled in the first pass are cooled for 8-10 seconds, the second pass of rolling billets and the subsequent WIP; then the billets rolled in the second pass are heated to a temperature of 800 ° C, the third pass of billets rolling is carried out with subsequent WIP; then the billets rolled in the third pass are heated to a temperature of 750 ° C, the fourth pass of billets rolling is carried out with subsequent WIP, while in each pass the billets are rolled with a true logarithmic degree of deformation equal to 0.36-0.78, and the total true logarithmic deformation in the billets is 2.6, the resulting rods are subjected to aging at a temperature of 450 ° C for 5 hours.
Новизна второго варианта способа заключается в том, что деформацию заготовок трехвалковой поперечно-винтовой прокаткой проводят за четыре прохода, причем перед первым проходом заготовки нагревают до температуры 850°C, проводят последовательно первый проход прокатки, подстуживание прокатанных на первом проходе заготовок в течение 8-10 секунд, второй проход прокатки заготовок и последующую НЗП; затем нагревают прокатанные на втором проходе заготовки до температуры 800°C, проводят последовательно третий проход прокатки, подстуживание прокатанных на третьем проходе заготовок в течение 8-10 секунд и четвертый проход прокатки заготовок с последующей НЗП, при этом на каждом проходе прокатку заготовок осуществляют с истинной логарифмической степенью деформации, равной 0,36-0,78, а суммарная истинная логарифмическая деформация в заготовках составляет 2,6, полученные прутки подвергают старению при температуре 520°C в течение 5 часов.The novelty of the second version of the method lies in the fact that the deformation of billets by three-roll helical rolling is carried out in four passes, and before the first pass, the billets are heated to a temperature of 850 ° C, the first pass of rolling is carried out sequentially, the billets rolled in the first pass are cooled for 8-10 seconds, the second pass of rolling billets and the subsequent WIP; then the billets rolled in the second pass are heated to a temperature of 800 ° C, the third rolling pass is sequentially carried out, the billets rolled in the third pass are cooled for 8-10 seconds and the fourth rolling pass of billets with subsequent WIP, while in each pass the billets are rolled with true logarithmic degree of deformation equal to 0.36-0.78, and the total true logarithmic deformation in the workpieces is 2.6, the resulting rods are subjected to aging at a temperature of 520 ° C for 5 hours.
Новизна третьего варианта способа заключается в том, что деформацию заготовок трехвалковой поперечно-винтовой прокаткой проводят за пять проходов, причем перед первым проходом заготовки нагревают до температуры 850°C, проводят последовательно первый, второй, третий, четвертый и пятый проходы прокатки с подстуживанием прокатанных на каждом проходе заготовок в течение 8-10 секунд, а после пятого прохода прокатки полученные прутки подвергают НЗП, при этом на каждом проходе прокатку заготовок осуществляют с истинной логарифмической степенью деформации, равной 0,31-0,68, а суммарная истинная логарифмическая деформация заготовок составляет 2,6, полученные прутки подвергают старению при температуре 520°C в течение 5 часов.The novelty of the third version of the method lies in the fact that the deformation of the billets by three-roll helical rolling is carried out in five passes, and before the first pass, the billets are heated to a temperature of 850 ° C, the first, second, third, fourth and fifth passes of rolling are sequentially carried out with cooling of the rolled on each pass of the billets for 8-10 seconds, and after the fifth pass of rolling, the resulting rods are subjected to WIP, while at each pass the billets are rolled with a true logarithmic degree of deformation equal to 0.31-0.68, and the total true logarithmic deformation of the billets is 2.6, the resulting rods are aged at a temperature of 520 ° C for 5 hours.
Раскрытие сущности изобретения.Disclosure of the essence of the invention.
Все варианты способа получения наноструктурированных прутков круглого сечения из титанового сплава ВТ22, включают деформацию заготовок прокаткой, при этом нагревают заготовки до температуры (850°С) ниже температуры полиморфного превращения (860°С), а деформацию заготовок осуществляют трехвалковой поперечно-винтовой прокаткой со снижением температуры заготовок в последующем проходе с непосредственной закалкой с прокатки (НЗП) после заданного количества проходов прокатки, затем заготовки подвергают старению. Прокатку проводят в диапазоне температур 850-750°С. При этом в каждом варианте способа после заданного количества проходов прокатки проводят НЗП в воду. Старение заготовок проводят при температуре 450 или 520°С в течение 5 часов.All variants of the method for producing nanostructured circular rods from titanium alloy VT22 include deformation of billets by rolling, while the billets are heated to a temperature (850 ° C) below the polymorphic transformation temperature (860 ° C), and the deformation of the billets is carried out by three-roll helical rolling with a decrease temperatures of the workpieces in the subsequent pass with direct quenching from rolling (WQT) after a predetermined number of rolling passes, then the workpieces are aged. Rolling is carried out in the temperature range of 850-750 ° C. In this case, in each variant of the method, after a predetermined number of rolling passes, the WIP is carried out into water. Aging of the workpieces is carried out at a temperature of 450 or 520 ° C for 5 hours.
По первому варианту способ получения наноструктурированных прутков круглого сечения из титанового сплава ВТ22 включает деформацию заготовок трехвалковой поперечно-винтовой прокаткой с общим количеством проходов прокатки равным четырем. Нагрев заготовок осуществляют перед первым, третьим и четвертым проходом прокатки, начиная с температуры 850°C и ступенчатым снижением температуры на 50°C перед третьим и четвертым проходом прокатки. Второй проход прокатки осуществляют с подстуживанием (задержка 8-10 секунд). Непосредственную закалку с прокатки в воду осуществляют после второго, третьего и четвертого проходов прокатки. Затем проводят старение полученных прутков при температуре 450°C в течение 5 часов. В результате получают заготовки c высоким сопротивлением усталости.According to the first variant, the method for producing nanostructured round bars from titanium alloy VT22 includes deformation of billets by three-roll helical rolling with a total number of rolling passes equal to four. The billets are heated before the first, third and fourth rolling pass, starting from a temperature of 850 ° C and a stepwise decrease in temperature by 50 ° C before the third and fourth rolling pass. The second rolling pass is carried out with cooling (delay 8-10 seconds). Direct quenching from rolling into water is carried out after the second, third and fourth rolling passes. Then, the resulting rods are aged at a temperature of 450 ° C for 5 hours. The result is workpieces with high fatigue resistance.
Причем в первом варианте способа каждую трехвалковую поперечно-винтовую прокатку осуществляют с истинной логарифмической степенью деформации заготовки равной 0,36-0,78, при этом суммарная истинная логарифмическая деформация в заготовках составляет 2,6.Moreover, in the first variant of the method, each three-roll helical rolling is carried out with a true logarithmic deformation of the workpiece equal to 0.36-0.78, while the total true logarithmic deformation in the workpieces is 2.6.
По второму варианту способ получения наноструктурированных прутков круглого сечения из титанового сплава ВТ22 включает деформацию заготовок трехвалковой поперечно-винтовой прокаткой с общим количеством проходов прокатки равным также четырем. Нагрев заготовок осуществляют перед первым проходом прокатки до температуры 850°C, а перед третьим проходом прокатки - до 800°C. Второй и четвертый проходы прокатки осуществляют с подстуживанием (задержка 8-10 секунд). Непосредственную закалку с прокатки в воду, осуществляют после второго и четвертого проходов прокатки. Затем проводят старение полученного прутка при температуре 520°C в течение 5 часов.According to the second version, the method for producing nanostructured round bars from titanium alloy VT22 includes deformation of billets by three-roll helical rolling with a total number of rolling passes also equal to four. The billets are heated before the first rolling pass to a temperature of 850 ° C, and before the third rolling pass - to 800 ° C. The second and fourth rolling passes are carried out with cooling (delay of 8-10 seconds). Direct quenching from rolling into water is carried out after the second and fourth rolling passes. Then the resulting rod is aged at a temperature of 520 ° C for 5 hours.
Причем во втором варианте способа каждую трехвалковую поперечно-винтовую прокатку осуществляют с истинной логарифмической степенью деформации заготовки равной 0,36-0,78, при этом суммарная истинная логарифмическая деформация в заготовках составляет 2,6.Moreover, in the second variant of the method, each three-roll helical rolling is carried out with a true logarithmic deformation of the workpiece equal to 0.36-0.78, while the total true logarithmic deformation in the workpieces is 2.6.
По третьему варианту способ получения наноструктурированных прутков круглого сечения из титанового сплава ВТ22 включает деформацию заготовок трехвалковой поперечно-винтовой прокаткой с общим количеством проходов прокатки равным пяти. Нагрев заготовки осуществляют перед первым проходом прокатки до температуры 850°C. Второй и все следующие проходы прокатки осуществляют с подстуживанием (задержка 8-10 секунд). Непосредственную закалку с прокатки в воду, осуществляют после последнего прохода прокатки. Затем проводят старение полученных прутков при температуре 520°C в течение 5 часов.According to the third variant, the method for producing nanostructured round bars from titanium alloy VT22 includes deformation of billets by three-roll helical rolling with a total number of rolling passes equal to five. The billet is heated before the first rolling pass to a temperature of 850 ° C. The second and all subsequent rolling passes are carried out with cooling (delay 8-10 seconds). Direct quenching from rolling into water is carried out after the last rolling pass. Then the resulting rods are aged at a temperature of 520 ° C for 5 hours.
Причем в третьем варианте способа каждую трехвалковую поперечно-винтовую прокатку осуществляют с истинной логарифмической степенью деформации заготовки равной 0,31-0,68, при этом суммарная истинная логарифмическая деформация в заготовках составляет 2,6.Moreover, in the third variant of the method, each three-roll helical rolling is carried out with a true logarithmic deformation of the workpiece equal to 0.31-0.68, while the total true logarithmic deformation in the workpieces is 2.6.
Известно, что высокие механические свойства сплавов достигаются структурным состоянием с высокой дисперсностью зеренно-субзеренных структур, выделений упрочняющих вторичных (мартенситных и интерметаллидных) фаз.It is known that high mechanical properties of alloys are achieved by a structural state with a high dispersion of grain-subgrain structures, precipitates of hardening secondary (martensitic and intermetallic) phases.
При осуществлении всех вариантов способа интенсивная пластическая деформация при заявленном снижении температуры трехвалковой поперечно-винтовой прокатки обеспечивает получение ультрамелкозернистой структуры. Непосредственная закалка с прокатки приводит к пересыщению твердого раствора и выпадению из него при старении дисперсной упрочняющей фазы, которая благодаря однородной ультрамелкозернистой структуре сплава распределяется равномерно в его объеме. Это обеспечивает повышение уровня прочностных свойств. Непосредственная закалка с прокатки предотвращает интенсивный рост зерен в ультрамелкозернистой структуре заготовки и повышает производительность обработки.In the implementation of all variants of the method, severe plastic deformation with the claimed decrease in the temperature of three-roll helical rolling provides an ultrafine-grained structure. Direct quenching from rolling leads to supersaturation of the solid solution and precipitation from it during aging of the dispersed hardening phase, which, due to the homogeneous ultrafine-grained structure of the alloy, is evenly distributed in its volume. This provides an increase in the level of strength properties. Direct rolling quenching prevents intense grain growth in the ultrafine-grained structure of the workpiece and improves machining productivity.
Подтверждением соответствия технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень» является наличие следующих признаков:Confirmation of compliance of a technical solution with the criteria of "novelty" and "inventive step" is the presence of the following features:
- деформация заготовки титанового сплава ВТ22, нагретой ниже температуры полиморфного превращения, трехвалковой поперечно-винтовой прокаткой с заявленным снижением температуры заготовки на каждом проходе приводит к получению в заготовке однородной ультрамелкозернистой структуры;- deformation of the billet of titanium alloy VT22, heated below the temperature of polymorphic transformation, by three-roll helical rolling with a declared decrease in the temperature of the billet at each pass leads to obtaining a homogeneous ultrafine-grained structure in the billet;
- непосредственная закалка с прокатки (НЗП) приводит к пересыщению твердого раствора и выпадению из него при старении дисперсной упрочняющей фазы, которая, благодаря ультрамелкозернистой структуре сплава, распределяется равномерно как в объеме зерен, так и по их границам.- direct quenching from rolling (WQ) leads to supersaturation of the solid solution and precipitation from it during aging of the dispersed hardening phase, which, due to the ultrafine-grained structure of the alloy, is evenly distributed both in the volume of grains and along their boundaries.
Благодаря сочетанию многократной трехвалковой поперечно-винтовой прокатки, непосредственной закалки с прокатки и последующего старения при заявленных температурных режимах получаются прутки наноструктурированного титанового сплава ВТ22 c высоким сопротивлением усталости.Thanks to the combination of multiple three-roll helical rolling, direct quenching from rolling and subsequent aging at the stated temperature conditions, rods of nanostructured titanium alloy VT22 with high fatigue resistance are obtained.
Заявленное изобретение подтверждается следующими изображениями, полученными оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопией представленными на фиг. 1-4.The claimed invention is confirmed by the following images obtained by optical, scanning and transmission electron microscopy presented in Fig. 1-4.
На фиг. 1 представлена крупнозернистая структура исходного титанового сплава ВТ22 (оптическая микроскопия). Исходная структура заготовки диаметром 40 мм.FIG. 1 shows the coarse-grained structure of the initial titanium alloy VT22 (optical microscopy). Initial structure of a workpiece with a diameter of 40 mm.
На фиг. 2 представлена ультрамелкозернистая структура прутка титанового сплава ВТ22 диаметром 17 мм, полученного первым вариантом способом (растровая электронная микроскопия). При осуществлении второго варианта способа получается подобная структура.FIG. 2 shows the ultrafine-grained structure of a VT22 titanium alloy rod with a diameter of 17 mm, obtained by the first variant of the method (scanning electron microscopy). In the implementation of the second variant of the method, a similar structure is obtained.
На фиг. 3 представлена микроструктура прутка ультрамелкозернистого наноструктурированного титанового сплава ВТ22 диаметром 17 мм с тонкоигольчатыми мартенситными выделениями размером 24х100÷150 нм, которые появляются после старения прутка, полученного первым вариантом способа (просвечивающая электронная микроскопия - светлопольное изображение). FIG. 3 shows the microstructure of a rod of ultrafine-grained nanostructured titanium alloy VT22 with a diameter of 17 mm with fine-needle martensitic precipitates 24x100 ÷ 150 nm in size, which appear after aging of the rod obtained by the first variant of the method (transmission electron microscopy - bright field image).
На фиг. 4 представлена микроструктура прутка ультрамелкозернистого наноструктурированного титанового сплава ВТ22 диаметром 17 мм с тонкоигольчатыми мартенситными выделениями размером 24х100÷150 нм, которые появляются после старения прутка, полученного первым вариантом способа (просвечивающая электронная микроскопия - темнопольное изображение).FIG. 4 shows the microstructure of a rod of ultrafine-grained nanostructured titanium alloy VT22 with a diameter of 17 mm with fine-needle martensitic precipitates 24x100 ÷ 150 nm in size, which appear after aging of the rod obtained by the first version of the method (transmission electron microscopy - dark-field image).
Изобретение осуществляется следующим образом. The invention is carried out as follows.
В предложенном способе для экспериментальных исследований используют легированный крупнозернистый титановый сплав ВТ22 следующего химического состава, вес.%: 5,3372 Al; 0,1396 Si; 5,7228 V; 1,3556 Cr; 0,9648 Fe; 0,0226 Ni; 0,0102 Cu; 0,03 Zr; 4,6304 Mo; 3,8072 О; 0,0164 С; остальное Ti.In the proposed method for experimental studies using an alloyed coarse-grained titanium alloy VT22 of the following chemical composition, wt.%: 5.3372 Al; 0.1396 Si; 5.7228 V; 1.3556 Cr; 0.9648 Fe; 0.0226 Ni; 0.0102 Cu; 0.03 Zr; 4.6304 Mo; 3.8072 O; 0.0164 C; the rest is Ti.
Во всех вариантах способа проводят многократную поперечно-винтовую прокатку исходной заготовки легированного крупнозернистого титанового сплава ВТ22 диаметром 40 мм в бочкообразных валках с НЗП после заданного количества проходов прокатки, при этом после каждого прохода обеспечивают снижение температуры заготовки в диапазоне температур ниже температуры полиморфного превращения и увеличение коэффициента вытяжки заготовки. В результате получают пруток меньшего диаметра, равного 17 мм. Затем проводят старение полученного прутка при температуре 450°C или 520°C с выдержкой 5 часов.In all variants of the method, multiple helical rolling of the initial billet of the alloyed coarse-grained titanium alloy VT22 with a diameter of 40 mm is carried out in barrel-shaped rolls with WIP after a given number of rolling passes, while after each pass, the billet temperature is reduced in the temperature range below the polymorphic transformation temperature and the coefficient extraction of the workpiece. The result is a bar with a smaller diameter of 17 mm. Then, the resulting bar is aged at a temperature of 450 ° C or 520 ° C with an exposure time of 5 hours.
В первом варианте способа проводят деформацию исходной заготовки трехвалковой поперечно-винтовой прокаткой с общим количеством проходов прокатки равным четырем. Нагрев заготовки осуществляют перед первым, третьим и четвертым проходом прокатки, начиная с температуры 850°C и ступенчатым снижением температуры на 50°C на каждом проходе. Непосредственную закалку с прокатки (НЗП) в воду, осуществляют после второго, третьего и четвертого проходов прокатки. Затем проводят старение полученного прутка при температуре 450°C в течение 5 часов.In the first variant of the method, the initial billet is deformed by three-roll helical rolling with a total number of rolling passes equal to four. The billet is heated before the first, third and fourth rolling pass, starting from a temperature of 850 ° C and a stepwise decrease in temperature by 50 ° C in each pass. Direct quenching from rolling (WQT) into water is carried out after the second, third and fourth rolling passes. Then, the resulting rod is aged at 450 ° C for 5 hours.
Во втором варианте способа проводят деформацию исходной заготовки трехвалковой поперечно-винтовой прокаткой с общим количеством проходов прокатки также равным четырем. Нагрев заготовки осуществляют перед первым проходом прокатки до температуры 850°C, а перед третьим проходом прокатки - до 800°C. Непосредственную закалку с прокатки в воду осуществляют после второго и четвертого проходов прокатки. Затем проводят старение полученного прутка при температуре 520°C в течение 5 часов.In the second variant of the method, the initial billet is deformed by three-roll helical rolling with the total number of rolling passes also equal to four. The billet is heated before the first rolling pass to a temperature of 850 ° C, and before the third rolling pass - to 800 ° C. Direct quenching from rolling into water is carried out after the second and fourth rolling passes. Then the resulting rod is aged at a temperature of 520 ° C for 5 hours.
В третьем варианте способа проводят деформацию исходной заготовки трехвалковой поперечно-винтовой прокаткой с общим количеством проходов прокатки равное пяти. Нагрев заготовки осуществляют перед первым проходом прокатки до температуры 850°C. Непосредственную закалку с прокатки в воду, осуществляют после последнего прохода прокатки. Затем проводят старение полученного прутка при температуре 520°C в течение 5 часов.In the third variant of the method, the initial billet is deformed by three-roll helical rolling with a total number of rolling passes equal to five. The billet is heated before the first rolling pass to a temperature of 850 ° C. Direct quenching from rolling into water is carried out after the last rolling pass. Then the resulting rod is aged at a temperature of 520 ° C for 5 hours.
Определение механических свойств, таких как предел прочности (σВ), предел текучести (σ0,2) относительное удлинение (δ), проводили на образцах в соответствии с ГОСТ 1497 по стандартной методике. Предел выносливости (σ-1) 107 циклов (растяжение - сжатие) определяли по ГОСТу 25.502-79.Determination of mechanical properties, such as tensile strength (σ B ), yield strength (σ 0.2 ), relative elongation (δ), was carried out on samples in accordance with GOST 1497 according to the standard procedure. The endurance limit (σ -1 ) 10 7 cycles (tension - compression) was determined according to GOST 25.502-79.
Примеры конкретного выполнения:Examples of specific implementation:
Пример 1 (осуществление первого варианта способа).Example 1 (implementation of the first variant of the method).
Проводят первый проход трехвалковой поперечно-винтовой прокатки исходной заготовки легированного крупнозернистого титанового сплава ВТ22 диаметром 40 мм на мини стане винтовой прокатки «14-40» в бочкообразных валках, предварительно заготовку нагревают до температуры 850°C, второй проход прокатки заготовки проводят сразу же через 8-10 секунд поcле первого прохода прокатки без предварительного нагрева заготовки, далее проводят НЗП в воду. Далее нагревают заготовку до температуры 800°C и проводят третий проход прокатки и НЗП в воду. Четвертый проход прокатки осуществляют после нагрева заготовки до температуры 750°C и НЗП в воду. Получают заготовку диаметром 17 мм. Истинная логарифмическая степень деформации заготовки за один проход прокатки составляет 0,36-0,78, при этом суммарная истинная логарифмическая деформация в заготовке составляет 2,6. Затем проводят старение заготовки при температуре 450°C в течение 5 часов.The first pass of three-roll helical rolling of the initial billet of alloyed coarse-grained titanium alloy VT22 with a diameter of 40 mm is carried out on a mini helical rolling mill "14-40" in barrel-shaped rolls, the billet is preliminarily heated to a temperature of 850 ° C, the second pass of rolling the billet is carried out immediately after 8 -10 seconds after the first rolling pass without preliminary heating of the billet, then the WIP is carried out into water. Next, the billet is heated to a temperature of 800 ° C and a third pass of rolling and WIP is carried out into water. The fourth rolling pass is carried out after heating the billet to a temperature of 750 ° C and WIP in water. Get a workpiece with a diameter of 17 mm. The true logarithmic deformation of the billet in one rolling pass is 0.36-0.78, while the total true logarithmic deformation in the billet is 2.6. Then the workpiece is aged at a temperature of 450 ° C for 5 hours.
Пример 2 (осуществление второго варианта способа).Example 2 (implementation of the second variant of the method).
Проводят первый проход трехвалковой поперечно-винтовой прокатки исходной заготовки легированного крупнозернистого титанового сплава ВТ22 диаметром 40 мм на мини стане винтовой прокатки «14-40» в бочкообразных валках, предварительно заготовку нагревают до температуры 850°C, второй проход прокатки заготовки проводят сразу же через 8-10 секунд поле первого прохода прокатки без предварительного нагрева заготовки, далее проводят НЗП в воду. Затем нагревают заготовку до 800°C и проводят третий проход прокатки. Четвертый проход прокатки заготовки осуществляют сразу же через 8-10 секунд поcле третьего прохода прокатки без предварительного нагрева заготовки и проводят НЗП в воду. Получают заготовку диаметром 17 мм. Истинная логарифмическая степень деформации заготовки за одну прокатку составляет 0,36-0,78, при этом суммарная истинная логарифмическая деформация в заготовке составляет 2,6. Затем проводят старение заготовки при 520°C в течение 5 часов.The first pass of three-roll helical rolling of the initial billet of alloyed coarse-grained titanium alloy VT22 with a diameter of 40 mm is carried out on a mini helical rolling mill "14-40" in barrel-shaped rolls, the billet is preliminarily heated to a temperature of 850 ° C, the second pass of rolling the billet is carried out immediately after 8 -10 seconds the field of the first rolling pass without preliminary heating of the billet, then the WIP is carried out into the water. Then the billet is heated to 800 ° C and a third rolling pass is carried out. The fourth rolling pass of the billet is carried out immediately after 8-10 seconds after the third rolling pass, without preheating the billet, and the WIP is carried out into water. Get a workpiece with a diameter of 17 mm. The true logarithmic deformation of the billet in one rolling is 0.36-0.78, while the total true logarithmic deformation in the billet is 2.6. Then the workpiece is aged at 520 ° C for 5 hours.
Пример 3 (осуществление третьего варианта способа).Example 3 (implementation of the third variant of the method).
Проводят первый проход трехвалковой поперечно-винтовой прокатки исходной заготовки легированного крупнозернистого титанового сплава ВТ22 диаметром 40 мм на мини стане винтовой прокатки «14-40» в бочкообразных валках, предварительно заготовку нагревают до температуры 850°C, второй и все последующие три прохода прокатки заготовки проводят сразу же через 8-10 секунд после предыдущего прохода прокатки заготовки без предварительного нагрева заготовки, после пятого прохода прокатки проводят НЗП в воду. Получают заготовку диаметром 17 мм. Истинная логарифмическая степень деформации заготовки за одну прокатку составляет 0,31-0,68, при этом суммарная истинная логарифмическая деформация в заготовке составляет 2,6. Затем проводят старение заготовки при 520°C в течение 5 часов.The first pass of three-roll helical rolling of the initial billet of alloyed coarse-grained titanium alloy VT22 with a diameter of 40 mm is carried out on a mini helical rolling mill "14-40" in barrel-shaped rolls, the billet is preliminarily heated to a temperature of 850 ° C, the second and all subsequent three passes of rolling the billet are carried out immediately after 8-10 seconds after the previous pass of rolling the billet without preheating the billet, after the fifth pass of rolling, the WIP is carried out into water. Get a workpiece with a diameter of 17 mm. The true logarithmic deformation of the billet in one rolling is 0.31-0.68, while the total true logarithmic deformation in the billet is 2.6. Then the workpiece is aged at 520 ° C for 5 hours.
В результате осуществления примеров 1-3 получены прутки титанового сплава ВТ22 диаметром 17 мм с однородной ультрамелкозернистой структурой с размером элементов зеренно-субзеренной структуры менее 0,5 микрона.As a result of the implementation of examples 1-3, rods of titanium alloy VT22 with a diameter of 17 mm with a uniform ultrafine-grained structure with a size of the elements of the grain-subgrain structure of less than 0.5 microns were obtained.
Механические свойства титанового сплава ВТ22 (производитель ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», г. Верхняя Салда, РФ), по способу-прототипу и после термомеханической обработки по предлагаемому способу приведены в таблицеMechanical properties of titanium alloy VT22 (manufactured by OJSC VSMPO-AVISMA Corporation, Verkhnyaya Salda, RF), according to the prototype method and after thermomechanical processing according to the proposed method are shown in the table
Таблицаtable
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021104711A RU2756077C1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | Method for producing titanium alloy round rods (options) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021104711A RU2756077C1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | Method for producing titanium alloy round rods (options) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2756077C1 true RU2756077C1 (en) | 2021-09-27 |
Family
ID=77852150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021104711A RU2756077C1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | Method for producing titanium alloy round rods (options) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2756077C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5982101A (en) * | 1982-11-01 | 1984-05-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Production of titanium alloy bar |
| RU2536614C2 (en) * | 2013-04-09 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленный центр МАТЭК-СПФ" | Production of bars and thin wires from titanium-nickel system alloy with shape memory effect |
| CN104971940A (en) * | 2014-04-14 | 2015-10-14 | 西安中泰新材料科技有限公司 | Screw rolling method and screw rolling device for titanium rod |
| RU2604075C1 (en) * | 2015-07-16 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Method of producing nanostructured rods of round section from titanium alloy vt22 |
| US20190017159A1 (en) * | 2015-12-22 | 2019-01-17 | Stock Company "Chepetsky Mechanical Plant" (Sc Cmp) | Method for Preparing Rods from Titanium-Based Alloys |
| RU2717765C1 (en) * | 2019-12-27 | 2020-03-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of helical rolling of alloys of titanium-zirconium-niobium system |
| RU2717764C1 (en) * | 2019-12-24 | 2020-03-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of producing volume nanostructured semi-finished products from titanium nickelide-based alloys (versions) |
-
2021
- 2021-02-25 RU RU2021104711A patent/RU2756077C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5982101A (en) * | 1982-11-01 | 1984-05-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Production of titanium alloy bar |
| RU2536614C2 (en) * | 2013-04-09 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленный центр МАТЭК-СПФ" | Production of bars and thin wires from titanium-nickel system alloy with shape memory effect |
| CN104971940A (en) * | 2014-04-14 | 2015-10-14 | 西安中泰新材料科技有限公司 | Screw rolling method and screw rolling device for titanium rod |
| RU2604075C1 (en) * | 2015-07-16 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Method of producing nanostructured rods of round section from titanium alloy vt22 |
| US20190017159A1 (en) * | 2015-12-22 | 2019-01-17 | Stock Company "Chepetsky Mechanical Plant" (Sc Cmp) | Method for Preparing Rods from Titanium-Based Alloys |
| RU2717764C1 (en) * | 2019-12-24 | 2020-03-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of producing volume nanostructured semi-finished products from titanium nickelide-based alloys (versions) |
| RU2717765C1 (en) * | 2019-12-27 | 2020-03-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of helical rolling of alloys of titanium-zirconium-niobium system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2386663B1 (en) | Method for producing a component and component from a gamma-titanium-aluminium base alloy | |
| KR101827017B1 (en) | Production of high strength titanium alloys | |
| US7611592B2 (en) | Methods of beta processing titanium alloys | |
| JP4013761B2 (en) | Manufacturing method of titanium alloy bar | |
| EP0683242B1 (en) | Method for making titanium alloy products | |
| EP3546606B1 (en) | Alpha+beta titanium extruded material | |
| RU2758045C1 (en) | Method for producing billets in the form of a bar from (a+b)-titanium alloys | |
| RU2758044C1 (en) | Method for manufacturing forged billet in form of bar from (a+b)-titanium alloys | |
| RU2756077C1 (en) | Method for producing titanium alloy round rods (options) | |
| US5964967A (en) | Method of treatment of metal matrix composites | |
| JPH07180011A (en) | Production of alpha+beta type titanium alloy extruded material | |
| JP2017078206A (en) | α+β TYPE TITANIUM ALLOY HOT EXTRUSION SHAPE MATERIAL HAVING UNIFORM ACICULAR STRUCTURE AND EXCELLENT IN TENSILE PROPERTY | |
| RU2761398C1 (en) | Method for processing rods made of ortho-titanium alloys for producing blades of a gas turbine engine compressor | |
| JP6673123B2 (en) | α + β type titanium alloy hot extruded material and method for producing the same | |
| RU2478130C1 (en) | Beta-titanium alloy and method of its thermomechanical treatment | |
| RU2739926C1 (en) | Ultra-fine aluminum alloys for high-strength articles made under superplasticity conditions, and a method of producing articles | |
| EP4317497A1 (en) | Material for the manufacture of high-strength fasteners and method for producing same | |
| JP2023092454A (en) | Titanium alloy, titanium alloy bar, titanium alloy plate, and engine valve | |
| RU2758737C1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A FORGED WORKPIECE IN THE FORM OF A ROD FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS | |
| RU2758735C1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING A FORGED WORKPIECE IN THE FORM OF A ROD FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS | |
| RU2604075C1 (en) | Method of producing nanostructured rods of round section from titanium alloy vt22 | |
| RU2793901C1 (en) | Method for obtaining material for high-strength fasteners | |
| RU2793901C9 (en) | Method for obtaining material for high-strength fasteners | |
| USH1988H1 (en) | Method to produce gamma titanium aluminide articles having improved properties | |
| RU2497971C1 (en) | MODIFYING ALLOYING BAR Al-Sc-Zr |