Способ обработки двухфазных титановых сплавов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>956610 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено .041180 (21) 3001329/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 07ЩЯ2. Бюллетень ¹ 33

Р1 М К„з

С 22 F 1/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

153) УДК 621. 785., 79 (088. 8) .Дата опубликования описания 070982 (72) Авторы изобретения

P.ß.Ëóòôóëëèí, Г.А.Салищев и О.A,Êàéáéøåý с

I с

1 с уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе . с -Сс (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДВУХФАЗНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлур. гии и может быть использовано на предприятиях авиационной промышленности при изготовлении лопаток и дисков реактивного двигателя.

Известен способ обработки двухфазных титановых сплавов, включающий нагрев, горячую деформацию сплава в (d + f5 ) — области, охлаждение и старение $1 ).

Недостатками способа обработки двухфазных титановых сплавов является необходимость осуществления больших степеней деформации, а также получение пониженных значений пластичности и ударной вязкости при использовании исходных заготовок с крупнозернистой пластинчатой микроструктурой, соответствующей 7-9 типам по шкале BHAM.

Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки титановых сплавов.с крупнозернистой пластинчатой структурой, включающий нагрев сплава до температур р -области, охлаждение, нагрев и иэотермическую .деформацию сплава в (oL + (5 )-области с последующим охлаждением и термообработкой. Например,по известному способу заготовки из сплава ВТ9 нагревают до 1030оС, посл» чего охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Затем заготовки нагревают до 950оС и осуществляют деформацию со скоростью 1 10зс на степень 10-753. После окончания деформации заготовки охлаждают до комнатной температуры и подвергают термической обработке 950о С

10 1 ч, 530оС вЂ” Б ч (7)

Однако при обработке сплава с крупнозернистой пластинчатой структурой пластичность и ударная вязкость сплава оказываются ниже тре15, буемых согласно техническим условиям, вследствие значительных выделений по границам бывших р -зерен.

Цель изобретения — повышение пластичности и ударной вязкости за счет получения однородной мелкозернистой структуры в двухфазных титановых сплавах с исходной крупнозернистой пластинчатой микроструктурой.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему нагрев сплава до температур р -области, охлаждение, нагрев и изотермическую деформацию сплава при температуре на 20-50оС ниже температуры полиморфного превращения, охлажде956610 ние и последующее старение, сплав иэ р -области охлаждают со скоростью

5-200С С/с, а перед иэотермической де- формацией проводят предв арительную иэотермическую деформацию при температуре на ?00-400ОС ниже точки кон- 5

l ца полиморфного превращения сплава со степенью деформации 10-20%.

При охлаждении сплава из -области со скоростью 5-200 C/c эа счет высокой скорости охлаждения не !О происходит существенно выделения

-фазы по границам р -зерен.

С другой стороны нагрев сплава, особенно скоростной, до теМператур на

200-400 С ниже точки конца полиморфного превращения не сопровождается значительными выделениями Й -фазы по границам р --превращенных зерен и утолщением внутризеренных d, -плас. тин. При указанных температурах сплав о обладает определенной технологической пластичностью, позволяющей деформировать сплав, например осадкой беэ разрушения. Деформация сплава со скоростью 1 ° 10 "-1-10 с позволяет раздробить имеющиеся с -выделения по границам зерен и вызвать значительный наклеп внутризеренных d, ïëàñ- тин. Степень деформации 10-20% определяется возможностью спла-, ва деформироваться без раэf. рушения при указанных температурах, ограничение мощности прессового оборудования, а также необходимость полноты дробления d. -выделений по границам зерен. Последующий нагрев сплава до температуры на 20-50 С ни- же температуры конца полиморфногo превращения и деформация сплава при этой температуре со скоростью 1.10 3-1 - 10 с позволяет трансформировать 40 грубую крупнозернистую пластинчатую структуру в мелкозернистую глобуляр-, - ную, представляющую округлые части-. цы d.-фазы размером 2-7 мкм в р матрице. Высокая степень деформации 45 является необходимой для завершения преобразования крупнозернистой пластинчатой структуры в глобулярную мелкозернистую. Прошедшее в результате проведенной обработки преобра- 5р зование крупнозернистой пластинчатой микроструктуры 7-9 типов в мелкозернистую структуру обеспечивает высокий комплекс механических свойств в изделиях.

Что касается температурного интервала предварительного деформиро- вания сплава, то он лежит в пределах

200-40ООC ниже полного полиморфного превращения сплава, в частности для 60 сплава ВТ9 с температурой полного полиморфного превращения T п.п.rr.=

=1000 С температура предварительного деформирования составляет 600-800О С.

Нижняя температура предварительного 65 цеформирования (600 С) определяется резким уменьшением ресурса технологической пластичности деформируемого сплава и возможностью его разрушения (образования микротрещин) при дальнейшем понижении температуры, а также лимитируется существующей мощностью прессового оборудования и прочностью штамповой оснастки вследствие существенного увеличения усилия деформирования с понижением температуры. Верхняя температура предварительного деформирования (800 С) ограничивается необходимостью сохранения мартенситной структуры от полного распада и предотвращения образования вы елений о - фазы по границам р -превращенных зерен, а также утолщения внутризеренных сС -пластин, приводящих к потере эффекта предлагаемого способа обработки.

II р и м е р. Исходным материалом служит круг диаметром 30 мм сплава

ВТ9 с крупнозернистой пластинчатой структурой соответствующей 9 типу по стандартной шкале ВИАМ. Из данного круга вырезают цилиндрические заготовки диаметром 20 мм и длиной

30 мм, обмазывают их стеклосмазкай ЭВТ-24 для защиты от окисления, затем нагревают в печи.при 1030 С температура полного полиморфного превращения сплава ВТ9 данной плавки равна 1000ОС и выдерживают заготовки при данной температуре после их нагрева 20 мин с последующей .закалкой в воду или масло (скорость охлаждения составляет 5-200ОС/с).

После охлаждения заготовки нагревают в индукторе со скоростью

5-200 С/с до температур T = 600 С, Т = 700 С, Т = 800 С и осаживают при укаэанных температурах на гидравлическом прессе в изотермическом штамповом блоке со скоростью деформации 1 10 "-1.10 с на степень деформации 10-20%. Далее заготовку вновь нагревают в индукторе со скоростью 5-200ОС/с до 950-980 С и осаживают по образующей на гидравлическом прессе в изотермическом штамповом блоке со скоростью деформации 1-10 -1-104с "на степень деформации 55%. После охлаждения заготовки старят постандартному режиму при 530О С б ч.

Результаты механических испытаний по примерам конкретного осуществления способа сведены .в таблицу °

В таблице приняты следующие обозначения;

T> — температура предварительной штамповки, T jш — температура окончательной штамповки; скорость предварительной дефбрмации;

956610

Описываемый способ. обработки двухфазных титановых сплавов обеспечивает по сравнению с существующими ((E)

ЕН

<.(

7-9 типов, комплекс высоких механических свойств иэделия за счет. по.лучения микрозернистой структуры спла. ва.

956610

Ю с

1сЪ 1

1 1

1 с

CV 1

I! с

l1 Р

CD с

I.I

u !

lo

t CD

1Ч

g а t

СЧ с

Ю 3

1! с с -!

РЪ ь с ь

° Ф

РЪ с

CD

С Ъ

I

1Ч

I 1

Ю с

Ю

1сЪ

CD с

С1

6 Ъ

1сЪ

4 Ъ

Ч с

° -4

% 1 (Ч с

С ) % !!

% !

%-1

° -1 с

<с!

% 1

4с! с

° Ф

I, I ь

1Ч .

%-1

CD -1 ч-1

% Ч (Ч

%1

LA

% 1 !

CD

СЧ

1

% 1 .!

ОЪ

%-1

CD -4 о

1-1 Х

14Ъ с.

I о

Ю

%-1

%-4 ао н

Ю

° -1

%1 е о о

Ю ч-1

% !

С4

C) 4 -1

I г

CD " 1 м о о о о

1 ь -1

%-1!! II 1! !!

14 W и

v о ь

CO

Ю

I ь

11Ъ

ОЪ

It (Э о

Ю

Ю

II и о

Ю

CD !! н

И н

И

I l ч

Э

1 Ю

1 4

1 1!3

I

I

1

1

1

I !

I .1

1

t

I !

1

1

1

1

I !

I

1

I

1

1

1

1

1

1. .1

1

1

1

1 1 1 .!

° 1

0t ZI

41 0

М!

1 дР с

1 1

1 1

1 1 — 1

I 1

1 3

1 ео ое оК

ИО М о ох

Ъ

1 с о о

С4 ь ь 4 ч-4

ФЧ " с ! 1111 ь

Ю 1Ч Ю !

Ю

1 1 % %4

II !! 1I

ы (SJ д, > н

И И н

Еч

dP 1

Ю ", ЕЧ Ю с@ ! о ь ° а с.1 а-! Ul а - с с

Ю О

I 1

Ф Ch с с щ 43 т! т ь

Ю -1 1

Ю

\ 1 т!

1! ° II о о м

Ю 1 Ь

CO

©%

Ю!! и о

Ы 00

О\

1 ь

1Л

I

1 ! ! !

1

1 !

I

I !

1

1 и

Э

ICI CC I х 1 !

956610

Формула изобретения

Составитель А.И.Зенцов

Редактор Л.Авраменко Техред.М.Надь Корректор A.äçÿòêî

6525/8 Тираж 660 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ Филиал ППП "Патент", Г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ обработки двухфазных титановых сплавов, включающий нагрев до температуры р -области, охлаждение до комнатной температуры, нагрев и иэотермическую деформацию при температуре на 20-50ОC ниже температуры полиморфного превращения, охлаждение и последующее старение, о т л ича ю шийся тем, что, с целью повышения пластичности и ударной вязкости, охлаждение до комнатной температуры осуществляют со скоростью

5-200 град/с, а перед изотермической деформацией проводят предварительную изотермическую деформацию при температуре на 200-400 С ниже температуры конца полиморфного превращения со степенью деформации 10-20%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бахарев A.A и др. Горячая.штамповка точных заготовок лопаток

1О иэ сплавов ВТ3-1 и ВТ9. — Приложение к журналу "Авиационная промышленность", 9 2, 1972, с.15.

2. Авторское свидетельство СССР

9 667766004444, кл. С 22 F 1/19, 1977.