Способ изготовления листов из титановых -сплавов

 

Использование: для изготовления листов из титановых b -сплавов. Способ предусматривает деформацию сляба в b -области, механическую обработку поверхности, горячую прокатку в b -области, повторную механическую обработку, теплую прокатку в два этапа с регламентированными температурами и степенями обжатия, холодную прокатку между первым и вторым этапами теплой, отжиг при температуре полиморфного превращения 30 - 70^oС в вакууме с регламентируемыми скоростями охлаждения и старения. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к термомеханической обработке титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении листов из -титановых сплавов методом прокатки.

Известен способ изготовления листов из титановых -сплавов, включающий обработку сляба в -области с последующей механической обработкой, горячую прокатку в -области, обработку на твердый раствор, холодную прокатку в два этапа и окончательную термообработку: отжиг при 600^оС и последующее старение при 510^оС (прототип).

Недостатком прототипа является то, что известный способ не позволяет в отожженном состоянии достичь высоких характеристик неплоскостности листов, устранить их коробоватость и непланшетность. В состаренном состоянии характеристики МЦУ значительно ниже, чем в предлагаемом способе термомеханической обработки листов.

Цель изобретения высокий уровень характеристик неплоскостности, ликвидация коробоватости, высокие значения угла изгиба в отожженном состоянии с одновременным повышением характеристик МЦУ в состаренном состоянии при сохранении уровня прочности.

Поставленная цель достигается за счет выполнения следующих технологических операций: деформации слитка в -области, механической обработки поверхности сляба, горячей прокатки в -области, механической зачистки, травления, теплой прокатки при температуре на 30-100^оС ниже температуры полиморфного превращения (Т_п.п.) со степенью деформации 50-90% холодной прокатки, теплой прокатки со степенью деформации 3-15% окончательного вакуумного отжига при температуре Т_п.п. 30-70^оС с выдержкой 0,25-2,0 ч и охлаждением со скоростью 1-100^оС/мин до 600^оС, а далее до 250^оС со скоростью 6-50^оС/мин и дополнительного промежуточного вакуумного отжига. Промежуточный отжиг проводят при температурах выше Т_п.п. на 30-70^оС с выдержкой 0,5-4,0 ч и охлаждением с температурой отжига до 600^оС со скоростью 1-100^оС/мин и далее до 250^оС со скоростью 5-100^оС/мин. Холодную прокатку осуществляют с суммарной степенью деформации 15-70% После горячей прокатки лист из -титанового сплава покрыт толстым слоем окалины, значительна и глубина газона- сыщенного слоя. Отсутствие механической зачистки после горячей прокатки приводит к тому, что окалина и газонасыщенный слой в процессе получения листа удаляются неполностью. Наличие окалины и газонасыщенного слоя в одних частях листа и их отсутствие в других приводит к тому, что деформация в различных частях листа проходит неравномерно. В результате лист получается коробоватым и непланшетным. Одновременно с этим поверхность листа после травления становится шероховатой из-за неравномерного травления, а это снижает циклические свойства, особенно МЦУ.

Теплая прокатка при температуре на 30-120^оС ниже Т_п.п., с одной стороны, устраняет полосчатость материала, с другой, сдерживает рост зерна. Для теплой прокатки при температурах на 120^оС ниже Т_п.п.характерны большие удельные давления и появление трещин по кромкам листа. При температуре, большей чем Т_п.п. 30^оС, развивается сильная неоднородность структуры листа, т. к. в одних местах листа первичная рекристаллизация уже прошла и идет собирательная рекристаллизация, в других еще не началась первичная. Степень деформации ниже 50% не обеспечивает достаточной равномерности структуры листа, а выше 90% приводит к трещинам по кромкам листа. Промежуточная холодная прокатка необходима для обеспечение приемлемого размера зерна.

Существенным моментом для теплой прокатки со степенями 3-15% при температуре Т_п.п. 30-70^оС с нахождением в +-области являются одновременно процессы возврата, выделения небольшого количества зернограничной -фазы и устранения еще имеющей место коробоватости. При температурах больших Т_п.п. 30^оС -фаза не успевает выделиться, при меньших она начинает выделяться и в центре зерна. Степень деформации менее 3% не обеспечивает устранения коробоватости, а деформация более 15% приводит к преждевременному процессу рекристаллизации, начинающейся в частях листа, подвергнувшихся максимальной деформации. Небольшое количество зернограничной -фазы, выделившейся во время теплой прокатки, замедляет начало рекристаллизации и делает ее равномерной по всему листу.

Вакуумный отжиг при температуре на 30-70^оС выше Т_п.п. с выдержкой 0,25-2 ч обеспечивает окончание первичной рекристаллизации и равномерную структуру по всему листу. Отжиг при температуре, большей чем Т_п.п.70^оС, и выдержка больше двух часов ведут к собирательной рекристаллизации, т.е. росту зерна и снижению механических характеристик. Отжиг при температуре ниже Т_п.п. 30^оС и выдержке менее 0,5 ч не позволяет первичной рекристаллизации пройти до конца.

Охлаждение с температуры отжига ведут таким образом, чтобы, с одной стороны, из -фазы не выделилась -фаза, а с другой, чтобы охлаждение не привело к сильным поводкам листа. До 600^оС, когда термодинамический потенциал для выделения -фазы невысок, скорость охлаждения регламентируется интервалом 1-100^оС/мин. Меньшая скорость охлаждения, если и не приводит сразу к выделению -фазы по границам зерна (если скорость охлаждения была к 1^оС/мин), то появляются продукты распада, которые являются центрами роста -фазы при дальнейшем охлаждении. Скорость охлаждения выше 100^оС/мин приводит к сильным поводкам листа. В температурном интервале 600-250^оС, где стабильность -фазы наиболее низка, минимальная скорость охлаждения повышается до 5^оС/мин, а максимальная снижается до 50^оС/мин.

Холодная прокатка со степенями 15-70% позволяет добиться максимально мелкого зерна после дальнейшей теплой прокатки при Т_п.п.30-70^оС и вакуумного отжига. Степень деформации менее 25% не обеспечивает достаточного термодинамического потенциала для быстрой рекристаллизации по всему листу одновременно. При степени деформации более 70% процесс рекристаллизации при вакуумном отжиге проходит неконтролируемо.

Предлагаемый способ был опробован при изготовлении листов из -титанового сплава Вт35, температура полиморфного превращения которого равна 710-730^оС, и иллюстрируется следующими примерами, результаты которых сведены в таблицу.

П р и м е р 1 (см. таблицу). Деформация слитка при температуре 1100^оС, механическая обработка поверхности сляба, горячая прокатка при 1050^оС, механическая зачистка, травление, теплая прокатка в два этапа: на первом этапе при температуре 680^оС со степенью деформации 50% отжиг при 750^оС, выдержка 4 ч, охлаждение со скоростью 1^оС/мин до 600^оС, далее со скоростью 100^оС/мин до 250^оС, холодная прокатка со степенью деформации 25% а затем второй этап теплой прокатки при 680^оС со степенью деформации 3% вакуумный отжиг при 790^оС с выдержкой 0,25 ч, охлаждение со скоростью 100^оС/мин до 600^оС, далее до 250^оС со скоростью 50^оС/мин, старение при 450^оС в течение 16 ч.

Реализация данного способа позволяет улучшить характеристики неплоскостности в 2раза, повысить на 40% предел выносливости (_max) при N 10⁴ и К_t 2,6 и достигнуть угла изгиба > 140^о при сохранении уровня прочности (_в) выше 130 кгс/мм².

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИСТОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ -СПЛАВОВ, включающий деформацию сляба в b -области, механическую обработку поверхности сляба, горячую прокатку в b -области, холодную прокатку, отжиг и старение, отличающийся тем, что после горячей прокатки проводят дополнительную механическую обработку, травление и теплую прокатку при температуре Т_пп - (30-100)^oС в два этапа на первом со степенью 50-90%, на втором 3-15%, при этом холодную прокатку осуществляют между первым и вторым этапами теплой прокатки, а отжиг проводят после второго этапа теплой прокатки в вакууме при температуре Т_пп (30-70)^oС, где Т_пп - температура полиморфного превращения с выдержкой 0,25 - 2 ч с последующим охлаждением до 600^oС со скоростью 1-100^oС/мин и с 600 до 250^oС со скоростью 6-50^oC/мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после первого этапа теплой деформации перед холодной прокаткой проводят дополнительный отжиг при температуре Т_пп (30-70^oС) с выдержкой 0,5 - 4 ч и охлаждением с 600 до 250^oС со скоростью 5-100^oС/мин, а холодную прокатку осуществляют со степенью 15-70%.

РИСУНКИ

Рисунок 1