Высокопрочный высокопластичный титановый сплав и способ его изготовления
Задачей изобретения является получение титанового сплава, обладающего более высокой прочностью и пластичностью в сравнении с известными сплавами при уменьшенном содержании азота. Высокопрочный, высокопластичный титановый сплав содержит от 0,9 до 2,3 мас.% железа, вплоть до 0,05 мас.% азота и кислород, содержание которого регламентируется значением кислородного эквивалента Q, равного 0,34 - 1,0, определяемого следующей формулой: Q=[O]+2,77[N] +0,1[Fe] , где [O] - содержание кислорода, мас.%, [N] - содержание азота, мас.% и [Fe] - содержание железа (мас.%), при этом прочность на разрыв титанового сплава составляет по крайней мере 700 МПа, а коэффициент удлинения по крайней мере 15%. Часть Fe может быть заменена Cr и Ni. Эти элементы при изготовлении сплава могут быть добавлены в виде углеродистой или нержавеющей стали, либо они могут быть внесены из губчатого титана, содержащего эти элементы. 6 с. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 7 табл.
Изобретение относится к высокопрочному, высоковязкому пластичному титановому сплаву и способу его изготовления. В частности, изобретение относится к высокопрочному, высокопластичному титановому сплаву, не содержащему легирующих элементов, которые повышают стоимость изготовления, таких как Al, V и Mo, и имеющему прочность на разрыв по крайней мере 700 МПа, предпочтительнее по крайней мере 800 МПа, наиболее предпочтительно по крайней мере 900 МПа, и коэффициент удлинения по крайней мере 15%, предпочтительнее, по крайней мере 20%, и к способу его производства.
(














1) от 0,9 до 2,0 мас.% суммарное количество Fe, Cr и Ni;
2) вплоть до 0,40 мас.% Fe;
3) вплоть до 0,25 мас.% Cr;
4) вплоть до 0,25 мас.% Ni;
5) вплоть до 0,05 мас.% N; и
6) значение кислородного эквивалента Q, определяемое формулой, приведенной ниже, от 0,34 до 1,00
Q = [O] + 2,77[N] + 0,1{[Fe] + [Cr] + [Ni]},
где
[O] - содержание кислорода (мас.%);
[N] - содержание N (мас.%);
[Fe] - содержание железа (мас.%);
[Cr] - содержание хрома (мас.%);
[Ni] - содержание никеля (мас.%)
и титановый сплав имеет прочность на разрыв по крайней мере 700 МПа, и коэффициент удлинения по крайней мере 15%. Согласно первой точке зрения первого и второго аспектов настоящего изобретения создан высокопрочный и высокопластичный титановый сплав, имеющий значение кислородного эквивалента от 0,34 до 0,68, прочность на разрыв по крайней мере 20%. Согласно второй точке зрения первого и второго аспектов настоящего изобретения создан высокопрочный и высокопластичный титановый сплав, имеющий значение кислородного эквивалента от 0,50 до 1,00, прочность на разрыв по крайней мере 850 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%. Согласно предпочтительному варианту на основе второй точки зрения первого или второго аспекта настоящего изобретения создан высокопрочный, высокопластичный титановый сплав, имеющий значение кислородного эквивалента Q более, чем от 0,68 до 1,00, и предел прочности, превышающий 900 МПа. Далее, третий аспект изобретения предусматривает способ получения высокопрочного, высокопластичного титанового сплава согласно первому или второму аспекту настоящего изобретения, который включает загрузку и плавление по крайней мере одной стали, выбранной из группы углеродистых сталей и нержавеющих сталей, в процессе получения титанового сплава путем плавления, или по крайней мере в сталь в качестве упрочняющих элементов вводя по крайней мере часть Fe, Cr и Ni. Четвертым аспектом изобретения является способ получения высокопрочного, высокопластичного титанового сплава согласно первому или второму аспекту настоящего изобретения, который включает получение губчатого титана посредством использования реактора, содержащего Fe, или по крайней мере один элемент из группы, включающей Fe, Cr и Ni, на этапе получения губчатого титана таким образом, что губчатый титан содержит Fe или по крайней мере один элемент из группы, включающей Fe, Cr и Ni, который передается оттуда и захватывается, и подачу губчатого титана в качестве по крайней мере части подаваемых сырьевых материалов, содержащих железо, или по крайней мере один элемент из группы, включающей Fe, Cr и Ni, в качестве упрочняющего элемента в процессе получения титанового сплава путем сплавления. Хотя азот является промежуточным элементом твердого раствора, растворенным в








Q = [O] + 2,77[N] + 0,1 [Fe],
где
[O] - содержание кислорода (мас.%);
[N] - содержание азота (мас.%);
[Fe] - содержание железа (мас.%). В частности, согласно первой точке зрения настоящего изобретения, когда Q должно находиться в диапазоне от 0,34 до 0,68, получен высокопрочный, высокопластичный титановый сплав, имеющий превосходную пластичность, прочность на разрыв от 700 до 900 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 20%. Для того чтобы гарантировать прочность на разрыв по крайней мере 700 МПа, значение Q должно составлять по крайней мере 0,34. Для обеспечения коэффициента удлинения по крайней мере 20% значение Q должно составлять по крайней мере 0,68. Более того, согласно второй точке зрения настоящего изобретения, когда значение Q находится в диапазоне по крайней мере от 0,50 до 1,00, получают титановый сплав, имеющий прочность на разрыв по крайней мере 850 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%, т.е. сплав, гарантированно имеющий еще более высокую прочность и хорошую пластичность. Для обеспечения прочности на разрыв по крайней мере 850 МПа значение Q должно составлять по крайней мере 0,50. Для обеспечения коэффициента удлинения по крайней мере 15% значение Q должно возрасти до 1,00. Согласно предпочтительному варианту, основанному на второй точке зрения настоящего изобретения, когда значение Q находится в диапазоне выше чем от 0,68 до 1,00, получен титановый сплав, имеющий прочность на разрыв, превышающий 900 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%, который гарантированно имеет наивысшую прочность и хорошую пластичность. Для обеспечения прочности на разрыв, превышающей 900 МПа, значение Q должно составлять по крайней мере 0,68. Для обеспечения коэффициента удлинения по крайней мере 15% значение Q должно возрасти до 1,00. В изобретении O, N и Fe являются необходимыми компонентами в качестве упрочняющих элементов, и в сплаве настоящего изобретения непременно и обязательно находятся в диапазоне содержания, удовлетворяющем зависимости от значения Q. По причинам, упомянутым выше, содержание N должно составлять до 0,05 мас.%, и содержание Fe в соответствии с ним должно составлять по крайней мере 0,9 мас. %. Однако, когда содержание Fe становится чрезмерным или избыточным, становится значительной сегрегация при затвердевании, и свойства ухудшаются. Соответственно, содержание Fe ограничено до 2,3 мас.%. В настоящем изобретении часть Fe может быть замещена по крайней мере одним элементом, выбранным из группы, включающей Cr и Ni. Cr и Ni так же, как и Fe, являются стабилизирующими

Q = [O] + 2,77 [N] + 0,1{[Fe] + [Cr] + [Ni]},
где
[O] - содержание кислорода (мас.%);
[N] - содержание азота (мас.%);
[Fe] - содержание железа (мас.%);
[Cr] - содержание хрома (мас.%);
[Ni] - содержание никеля (мас.%). В этом случае также диапазон Q согласно настоящему изобретению составляет от 0,9 до 2,3. Для одновременного увеличения прочности и пластичности значение Q должно составлять по крайней мере 0,9. Когда значение Q превышает 2,3, становится значительной сегрегация при затвердевании, и свойства ухудшатся как и в случае, когда добавляют только Fe вместо добавки Cr и Ni. Однако, когда добавляют по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей Cr и Ni, добавка Cr или Ni в больших количествах приводит к образованию TiCr2 или Ti2Ni, которые являются хрупкими компонентами, и, следовательно, пластичность снижается. Для предотвращения этого явления необходимо, чтобы содержания Cr и Ni были ограничены каждый до 0,25 мас.% и содержание Fe было ограничено по крайней мере 0,4 мас.%, предпочтительно по крайней мере 0,5 мас.%. Титановый сплав настоящего изобретения обычно содержит C, H, Mo, Mn, Si, S, и т.п. в качестве примесей, как и в случае с обычным чистым титаном или обычным титановым сплавом, однако содержание каждого составляет менее 0,05 мас.%. Титановый сплав изобретения обычно готовят так, как описано ниже. Титан помещают в плавильную печь и расплавляют дугой в вакууме или A атмосфере (дуговая плавка в среде Ar, ДПAr). В настоящем изобретении в процессе плавки может подаваться углеродистая сталь и/или нержавеющая сталь, в результате чего Fe и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей Cr и Ni, могут быть добавлены к Ti. Суммарное количество добавленных посредством вышеописанной процедуры Fe, Cr и Ni оставляет от 0,9 до 2,3 мас.%. Альтернативно, эти элементы могут быть добавлены посредством вышеописанного приема в сочетании с любым другим приемом добавки таким образом, чтобы добавленное количество попало в вышеуказанный диапазон. Предпочтительнее в качестве сырьевого материала может использоваться малоценный скрап. Хотя не существует специальных ограничений на добавку сырьевых материалов, в качестве примеров углеродистой стали и нержавеющей стали можно использовать JIS - SS400, JIS - SUS 430(Fe - 17Cr), JIS - SUS 316(Fe - 18Cr - 8Ni), JIS - SUS 316(Fe - 18Cr - 8Ni - 2Mo) и подобные им. Хотя C, Mo и т.д. содержатся в этих сырьевых материалах, количества этих компонентов являются незначительными, т.е. в виде следов в сравнении с содержанием Fe, Cr, и Ni. Эти элементы относятся к примесям, содержание каждого из которых составляет менее 0,05 мас.%. В настоящем изобретении Fe, Cr, и Ni также могут добавляться и иными способами, описанными выше. То есть при рафинировании титана и получении губчатого титана путем восстановления Mg, например посредством процесса Кролла с использованием реактора, изготовленного из углеродистой стали или нержавеющей стали. По крайней мере один из элементов из группы Fe, C и Ni захватывается из реактора губчатым титаном, при этом губчатый титан, содержащий эти элементы, образуется вблизи стенок и днища реактора. Обычно полученный таким образом губчатый титан собирают отдельно и используют для других применений. В настоящем изобретении, однако, его используют как часть или в качестве всех сырьевых материалов для добавки Fe, Cr и Ni. В результате становится возможным получение титанового сплава при низкой стоимости или затратах. Как описывалось выше, изобретение обеспечивает возможность не только получать высокопрочный, высокопластичный титановый сплав путем добавления ограниченных определенных количеств O, N, Fe и Cr и Ni, но также получение титанового сплава с низкой стоимостью за счет использования дешевых сырьевых материалов. Соответственно изобретение является исключительно промышленно выгодным. Более того, поскольку титановый сплав изобретения не содержит Al, его способность к обработке в горячем состоянии не снижается в отличие от известных титановых сплавов, содержащих Al, и поэтому его производство является выгодным. На фиг. 1 изображен график зависимости значения Q и прочности на разрыв; на фиг. 2 - график зависимости значения Q и коэффициента удлинения. Лучшая модель осуществления изобретения. Пример 1. Высокопрочный, высокопластичный титановый сплав, имеющий прочность на разрыв от 700 до 900 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 20%, получали на основе первой точки зрения настоящего изобретения. Кроме того, в настоящем примере термин "сравнительный пример" означает, что он выходит за сферу применения первой точки зрения настоящего изобретения, и нет необходимости указывать на то, что он выходит за сферу действия второй точки зрения. 1) цилиндрические слитки с диаметром 430 мм получали посредством аргонодуговой плавки. Слитки нагревали до 1000oC и выковывали (или штамповали) заготовки с диаметром 100 мм. Заготовки затем нагревали до 850oC и прокатывали в прутки с диаметром 12 мм. После этого прутки отжигали при температуре 700oC в течение 1 ч. Полученную продукцию обозначали термином "сортовой прокат" (или "пруток"). 2) Цилиндрические слитки с диаметром 430 мм получали посредством аргонодуговой плавки. Слитки нагревали до 1000oC и выковывали или штамповали в слябы с толщиной 150 мм. Слябы затем нагревали до 850oC и прокатывали в горячем состоянии в толстые листы, имеющие толщину 4 мм. Затем толстолистовой металл отжигали при температуре 700oC в течение 1 ч. Полученную продукцию обозначали как "толстолистовой прокат". 3) Толстолистовой прокат очищали от окалины, прокатывали в холодном состоянии до листов толщиной 1,5 мм. Полученную продукцию обозначали как "холоднокатаный лист". Прутки, толстолистовой прокат и холоднокатаные листы, полученные посредством вышеописанных приемов, подвергали испытанию на растяжение (использовали следующие обозначения испытательных образцов: прутки: испытательные образцы с диаметром 12,5 мм и длиной 50 мм; толстолистовой прокат и холоднокатаные листы: плоские испытательные образцы шириной 12,5 мм и длиной 50 мм). Некоторые испытательные образцы подвергали поворотно-изгибным испытаниям на усталость (неразрушающее напряжение при 107 циклах определяется как предел усталости). Результаты испытаний приведены в табл. 1-3. Образцы, указанные в табл. 1, являются образцами, содержащими химические компоненты, относящиеся к первой точке зрения первого аспекта настоящего изобретения. Добавку Fe проводили с чистым металлом, FeTi или Fe2O3 (оксидом железа). Образцы, указанные в табл. 2, являются образцами, содержащими химические компоненты, относящиеся к первой точке зрения второго аспекта настоящего изобретения. Добавку Fe, Ni и Cr проводили с чистыми металлами, FeCr, FeNi, FeTi или Fe2O3. В табл. 3 приведены образцы прутков и толстолистового проката, относящихся к производственному процессу настоящего изобретения. В табл. 1 опыты 1-5, 7, 9 и 10 (прутки) и опыты 14 - 17 (толстолистовой прокат и холоднокатаные листы) являются примерами на основе первой точки зрения первого аспекта настоящего изобретения. Признаки каждого из образцов описаны в соответствующем ряду в колонке "примечания". Обозначение "типичный" означает, что образец или пример является типичным в обозначенном диапазоне. Опыт 6 является сравнительным образцом прутка, который имел низкий коэффициент удлинения и низкий предел усталости вследствие высокого содержания азота и который не попал в обозначенный диапазон. Опыт 8 является сравнительным примером прутка, который имел низкое значение Q (значение кислородного эквивалента Q = [O] + 2,77 [N] + 0,1 [Fe]). Из сравнения опытов 8 с 7 очевидно, что поскольку Q в опыте 8 было немного ниже нижнего предела, обозначенного диапазона, пруток не достиг прочности на разрыв 700 МПа. Опыт 11 является сравнительным примером прутка, который имел низкое значение Q вследствие высокого содержания кислорода. Из сравнения опыта 11 с опытом 10 очевидно, что поскольку Q в опыте 11 было немного ниже верхнего предела обозначенного диапазона, пруток имел высокую прочность на разрыв и низкий коэффициент удлинения. Опыт 12 является сравнительным примером прутка, который не достиг прочности на разрыв в обозначенном диапазоне вследствие низкого содержания Fe. Кроме того, опыт 13 является сравнительным примером прутка, который имел расслоение или сегрегацию при затвердевании, высокую прочность на разрыв и значительно более низкий коэффициент удлинения вследствие высокого содержания Fe. Как видно из вышесказанного, титановый сплав в пределах первой точки зрения первого аспекта изобретения имеет прочность на разрыв от 700 до 900 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 20%. В табл. 2 опыты 18 - 21, 23 и 24 являются примерами, относящимися к толстолистовому прокату и холоднокатаным листам, основанными на первой точке зрения второго аспекта настоящего изобретения, и признаки каждого из примеров описаны в соответствующем ряду колонки "примечания". Опыт 22 является сравнительным примером толстолистового проката, который имел низкое содержание Fe + Ni + Cr и который, следовательно, имел прочность на разрыв, не достигающую обозначенного диапазона. Опыт 25 является сравнительным примером холоднокатаного листа, который имел большое содержание Fe + Ni + Cr и расслоение или сегрегацию при затвердевании и который, следовательно, имел прочность на разрыв, превышающую обозначенный диапазон, и значительно более низкий коэффициент удлинения. Опыт 26 является сравнительным примером толстолистового проката, который имел избыточное содержание Ni и неудовлетворительный коэффициент удлинения. Опыт 27 является сравнительным примером толстолистового проката, который имел недостаточное содержание Fe и избыточное содержание Ni, и пониженный коэффициент удлинения. Опыт 28 является сравнительным примером толстолистового проката, который имел избыточное содержание C и пониженный коэффициент удлинения. Как видно из вышесказанного, титановый сплав в диапазоне первой точки второго аспекта настоящего изобретения имел прочность на разрыв от 700 до 900 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 20%. В табл. 3 опыт 29 является примером прутка, который готовили с крапом SUS430 в качестве источника Cr и FeTi в качестве источника Fe в процессе аргонодуговой плавки для получения заданных химических компонентов. Опыт 30 является примером толстолистового проката, который получали со скрапом SUS 304 в качестве источника Ni и Cr и FeTi в качестве источника Fe для получения заданных химических компонентов. Опыт 31 является примером толстолистового проката, который готовили со скрапом SUS316 в качестве источника Ni и Cr и FeTi в качестве источника Fe для получения заданных химических компонентов. Опыт 32 является примером прутка, который готовили со скрапом 400 для получения заданных химических компонентов. Далее, опыт 33 является примером толстолистового проката, который приготовляли с обрезью губчатого титана, содержащего Fe, Ni и Cr, которые были захвачены из реактора из нержавеющей стали на этапе получения губчатого титана, для получения заданных химических компонентов. Содержание химических компонентов образцов приведены в табл.3. Более того, каждый образец имел прочность на разрыв по крайней мере 700 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 20%, именно в диапазоне первой точки зрения первого и второго аспектов настоящего изобретения и проявил превосходные свойства. Пример 2. Высокопрочный и высокопластичный титановый сплав, имеющий прочность на разрыв по крайней мере 850 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%, получали на основе второй точки зрения настоящего изобретения. Кроме того, в настоящем примере термин "сравнительный пример" означает, что он выходит за пределы второй точки зрения, и нет необходимости указывать, что он выходит за пределы первой точки зрения настоящего изобретения. 1) Цилиндрические слитки с диаметром 430 мм получали аргонодуговой плавкой. Слитки нагревали до 1000oC и проковывали или штамповали до заготовок с диаметром 100 мм. Затем заготовки нагревали до 850oC и прокатывали до прутков с диаметром 12 мм. Затем прутки отжигали при температуре 700oC в течение 1 ч. Полученную продукцию обозначали как "сортовой прокат" или "пруток". 2) Цилиндрические слитки с диаметром 430 мм получали аргонодуговой плавкой. Слитки нагревали до температуры 1000oC и проковывали или штамповали в слябы с толщиной 150 мм. Затем слябы нагревали до 850oC и прокатывали в горячем состоянии в толстые листы металла с толщиной 4 мм. Далее толстолистовой металл отжигали при температуре 700oC в течение 1 ч. Полученный продукт обозначали как "толстолистовой прокат". 3) Толстолистовой прокат очищали от окалины и прокатывали в холодном состоянии в листы с толщиной 1,5 мм. Полученный продукт обозначали как "холоднокатаные листы". Прутки, толстолистовой прокат и холоднокатаные листы, полученные посредством вышеописанных приемов, подвергали испытаниям на растяжение (были выбраны следующие испытательные образцы: прутки: испытательные образцы имели диаметр 12,5 мм и длину 50 мм; толстолистовой прокат и холоднокатаные листы: плоские испытательные образцы имели ширину 12,5 мм и длину 50 мм). Часть их была подвергнута поворотно-изгибным усталостным испытаниям (неразрушающее напряжение при 107 циклах определяется как предел усталости). Результаты испытаний приведены в табл. 4 - 6. Образцы, приведенные в табл. 4, являются образцами, содержащими химические компоненты, относящиеся к первому аспекту настоящего изобретения. Добавку Fe проводили посредством чистых металлов, FeTi или FeO3 (оксидом железа). Образцы, приведенные в табл. 5, являются образцами, содержащими химические компоненты, относящиеся ко второму аспекту настоящего изобретения. Добавку Fe, Ni и Cr проводили чистыми металлами, FeCr, FeNi, FeTi или Fe2O3. В табл. 6 приведены примеры сортового проката (прутков) и толстолистового проката, относящиеся к производственному процессу настоящего изобретения. В табл. 4 опыты 1, 2, 4 и 5 (толстолистовой прокат), опыты 8, 9, 12 и 13 (прутки) и опыты 15 и 16 (холоднокатаные листы) являются примерами, основанными на второй точке зрения первого аспекта настоящего изобретения. Признаки каждого из примеров описаны в соответствующем ряду колонки "примечания". Опыт 3 является обычным примером толстолистового проката, который имел низкое содержание Fe и низкий коэффициент удлинения, не достигающий обозначенного диапазона. Опыт 6 является сравнительным примером толстолистового проката, который имел низкое значение Q (значение кислородного эквивалента Q = [O] + 2,77[N] + 0,1[Fe]) и недостаточную прочность на разрыв. Из сравнения опыта 6 с опытом 1 очевидно, что поскольку значение Q в опыте 6 было немного ниже нижнего предела обозначенного диапазона, толстолистовой прокат не достигает прочности на разрыв 850 МПа. Опыт 7 является сравнительным примером горячекатаного листа, который имел высокое значение Q вследствие высокого содержания кислорода. Несмотря на то что толстолистовой прокат имел высокую прочность на разрыв, он имел существенно низкий коэффициент удлинения. Опыт 10 является сравнительным примером прутка, который имел высокое содержание азота и низкий коэффициент удлинения, а также низкий предел усталости. Опыт 11 является сравнительным примером прутка, который имел низкое содержание Fe и низкий коэффициент удлинения, и низкий предел усталости. Далее опыт 14 является сравнительным примером прутка, который имел расслоение или сегрегацию при затвердевании и низкий коэффициент удлинения, и низкий предел усталости вследствие высокого содержания железа Fe. Как видно из вышеописанного, титановый сплав в пределах второй точки зрения первого аспекта настоящего изобретения имел прочность на разрыв по крайней мере 850 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%. В табл. 5 опыты 17 - 19, 21, 22 и 24 являются примерами, относящимися к горячекатаным листам и холоднокатаным листам, основанными на второй точке зрения второго аспекта настоящего изобретения, и признаки каждого из примеров описаны в соответствующих рядах в колонке "примечания". Опыт 20 является сравнительным примером толстолистового проката, который имел низкое суммарное содержание Fe + Ni + Cr и который, следовательно, не достиг коэффициента в обозначенном заданном диапазоне. Опыт 23 является сравнительным примером горячекатаного листа, который имел очень большое содержание Fe + Ni + Cr и расслоение или сегрегацию при затвердевании и который, следовательно, имел существенно пониженный коэффициент удлинения. Опыт 25 является сравнительным примером холоднокатаного листа, который имел избыточное содержание Fe + Ni + Cr и недостаточный коэффициент удлинения. Опыт 26 является сравнительным примером холоднокатаного листа, имеющего избыточное содержание C и недостаточный коэффициент удлинения. Как видно из вышеописанных результатов, титановый сплав в пределах второй точки зрения второго аспекта настоящего изобретения имеет прочность на разрыв по крайней мере 850 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%. В табл. 6 опыт 27 является примером прутка, который был приготовлен со скрапом SUS 430 в качестве источника Fe и Cr и FeTi в качестве источника Fe в процессе аргонодуговой плавки для получения заданных химических компонентов. Опыт 28 является примером горячекатаного листа, который был приготовлен со скрапом SUS304 в качестве источника Fe, Ni и Cr и FeTi в качестве источника Fe для получения заданных химических компонентов. Опыт 30 является примером прутка, который был приготовлен со скрапом SUS400 в качестве источника Fe для получения заданных химических компонентов. Далее, опыт 31 является примером горячекатаного листа (толстолистового проката), который был приготовлен из обрези губчатого титана, содержащего Fe, Ni и Cr, которые были захвачены из реактора из нержавеющей стали на этапе получения губчатого титана, для получения заданных химических компонентов. Содержание химических компонентов образцов приведены в табл.6. Кроме того, каждый образец имел прочность на разрыв по крайней мере 850 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%, именно в пределах второй точки зрения первого и второго аспектов настоящего изобретения и проявил превосходные свойства. Пример 3. Высокопрочный и высокопластичный титановый сплав, имеющий прочность на разрыв по крайней мере 850 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%, был получен на основе второй точки зрения настоящего изобретения. Кроме того, термин "сравнительный пример" в настоящем изобретении означает, что он выходит за пределы второй точки зрения, и нет необходимости указывать, что он выходит за пределы первой точки зрения. Образцы, содержащие 1,5 мас.% Fe (примеры) или 0,7 мас.% Fe (сравнительные примеры) и имеющие значения Q, приведенные в табл. 7, были приготовлены, как описано ниже. Цилиндрические слитки с диаметром 100 мм плавили плазменно-дуговой плавкой. Слитки нагревали до температуры 1000oC и подвергали ковке или штамповке в слябы с толщиной 80 мм. Затем слябы нагревали до температуры 850oC и подвергали горячей прокатке в толстолистовой прокат или горячекатаные листы с толщиной 4 мм. Горячекатаные листы отжигали при температуре 700oC в течение 1 ч. Полученные таким образом образцы подвергали испытанию на растяжение, описанному в примере 1. По полученным результатам построены графики, изображенные на фиг. 1 и 2. Из графиков следует, что сплавы, содержащие 1,5% Fe, в изобретении (показанные значком O) имели повышенные прочность на разрыв и коэффициент удлинения при значении Q по крайней мере 0,5, в сравнении с обычными сплавами (0,7% Fe, показанные значком

Формула изобретения
Fe - 0,9 - 2,3
N - До 0,05
Кислородный эквивалент Q - 0,34 - 1,0
при этом
Q = [O] + 2,77[N] + 0,1[Fe],
где [O] - содержание кислорода, мас.%;
[N] - содержание азота, мас.%;
[Fe] - содержание железа, мас.%,
причем титановый сплав имеет прочность на разрыв по крайней мере 700 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%. 2. Высокопрочный высокопластичный титановый сплав, содержащий O, N и Fe и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей Cr и Ni в качестве упрочняющих элементов, и остальное, по существу, Ti, при этом упрочняющие элементы имеют следующее содержание, мас.%:
Суммарное количество Fe, Cr и Ni - 0,9 - 2,3
Fe - По крайней мере 0,4
Cr - До 0,25
Ni - До 0,25
N - До 0,05
Значение кислородного эквивалента Q - 0,34 - 1,0
при этом
Q = [O] + 2,77[N] + 0,1{[Fe] + [Cr] + [Ni]},
где [O] - содержание кислорода, мас.%;
[N] - содержание азота, мас.%;
[Fe] - содержание железа, мас.%,
[Cr] - содержание хрома, мас.%;
[Ni] - содержание никеля, мас.%,
причем титановый сплав имеет прочность на разрыв по крайней мере 700 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%. 3. Сплав по п.1, в котором Q = 0,34 - 0,68, титановый сплав имеет прочность на разрыв 700 - 900 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 20%. 4. Сплав по п.1, в котором Q = 0,50 - 1,0 и титановый сплав имеет прочность на разрыв по крайней мере 850 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%. 5. Сплав по п.4, в котором Q > 1 и титановый сплав имеет прочность на разрыв более 900 МПа. 6. Сплав по п. 2, в котором Q = 0,34 - 0,68, и титановый сплав имеет прочность на разрыв 700 - 900 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 20%. 7. Сплав по п.2, в котором Q = 0,5 - 1,0 и титановый сплав имеет прочность на разрыв по крайней мере 850 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%. 8. Сплав по п.7, в котором Q > 1 и титановый сплав имеет прочность на разрыв более 900 МПа. 9. Способ производства высокопрочного высокопластичного титанового сплава, содержащего O, N и Fe в качестве упрочняющих элементов и остальное, по существу, Ti, при этом упрочняющие элементы имеют следующее содержание, мас. %:
Fe - 0,9 - 2,3
N - До 0,05
Значение кислородного эквивалента Q - 0,34 - 1,0
при этом
Q = [O] + 2,77[N] + 0,1[Fe],
где [O] - содержание кислорода, мас.%;
[N] - содержание азота, мас.%;
[Fe] - содержание железа, мас.%,
причем титановый сплав имеет прочность на разрыв по крайней мере 700 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%,
включающий загрузку и плавление по крайней мере одной стали, выбранной из группы, включающей нержавеющие стали и углеродистые стали, в процессе изготовления титанового сплава путем сплавления таким образом, что по крайней мере часть Fe в качестве упрочняющего элемента вносится из стали. 10. Способ производства высокопрочного высокопластичного титанового сплава, содержащего O, N и Fe и по крайней мере один элемент, выбранный из группы Cr и Ni, в качестве упрочняющих элементов, остальное, по существу, Ti, при этом упрочняющие элементы имеют следующее содержание, мас.%:
Суммарное содержание Fe, Cr и Ni - 0,9 - 2,3
Fe - По крайней мере 0,4
Cr - До 0,25
Ni - До 0,25
N - До 0,05
Значение кислородного эквивалента Q - 0,34 - 1,0
при этом
Q = [O] + 2,77[N] + 0,1{[Fe] + [Cr] + [Ni]},
где [O] - содержание кислорода, мас.%;
[N] - содержание азота, мас.%;
[Fe] - содержание железа, мас.%,
причем титановый сплав имеет прочность на разрыв по крайней мере 700 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%,
включающий загрузку и плавление по крайней мере одной стали, выбранной из группы, включающей углеродистые стали и нержавеющие стали, в процессе изготовления титанового сплава путем сплавления таким образом, что по крайней мере часть Fe, Cr и Ni в качестве упрочняющего элементов вносятся из стали. 11. Способ производства высокопрочного высокопластичного титанового сплава, содержащего O, N и Fe в качестве упрочняющих элементов и остальное, по существу, Ti, при этом упрочняющие элементы имеют следующее содержание, мас.%:
Fe - 0,9 - 2,3
N - До 0,05
Значение кислородного эквивалента Q - 0,34 - 1,0
при этом
Q = [O] + 2,77[N] + 0,1[Fe],
где [O] - содержание кислорода, мас.%;
[N] - содержание азота, мас.%;
[Fe] - содержание железа, мас.%,
причем титановый сплав имеет прочность на разрыв по крайней мере 700 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%,
включающий изготовление губчатого титана посредством использования реактора, содержащего Fe на этапе изготовления губчатого титана, таким образом, что губчатый титан содержит Fe, который перенесен из реактора и захвачен, и подачу губчатого титана по крайней мере как часть загрузки сырьевого материала, содержащего Fe, в качестве упрочняющего элемента в процессе изготовления титанового сплава сплавлением. 12. Способ производства высокопрочного высокопластичного титанового сплава, содержащего O, N и Fe и по крайней мере один элемент, выбранный из группы Cr и Ni, в качестве упрочняющих элементов и остальное, по существу, Ti, при этом упрочняющие элементы имеют следующее содержание, мас.%:
Суммарное содержание Fe, Cr и Ni - 0,9 - 2,3
Fe - По крайней мере 0,4
Cr - До 0,25
Ni - До 0,25
N - До 0,05
Значение кислородного эквивалента Q - 0,34 - 1,0
при этом
Q = [O] + 2,77[N] + 0,1{[Fe] + [Cr] + [Ni]},
где [O] - содержание кислорода, мас.%;
[N] - содержание азота, мас.%;
[Fe] - содержание железа, мас.%,
при этом титановый сплав имеет прочность на разрыв по крайней мере 700 МПа и коэффициент удлинения по крайней мере 15%,
включающий изготовление губчатого титана посредством использования реактора, содержащего по крайней мере один элемент, выбранный из группы Fe, Cr и Ni, на этапе изготовления губчатого титана, таким образом, что губчатый титан содержит по крайней мере один элемент который перенесен и захвачен, и подачу губчатого титана по крайней мере части загрузки сырьевого материала, содержащего по крайней мере один элемент, выбранный из группы Fe, Cr и Ni, в качестве упрочняющего элемента в процессе изготовления титанового сплава путем сплавления.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11