книги из ГПНТБ / Свойства титановых сплавов в сложных условиях применения сборник статей

30

проявляется особенно сильно при длительной выдержке в процессе газонасыщения.

Сужение поперечного сечения образцов с газонасыщенным слоем, определяемое при 600°, имеет значительную величину при всех температурах термообработки,в том числе и при 1100°. Больше то­ го, слой образующийся при этой температуре газонаеыщения, устра­ няет вредное влияние простого отжига (сы .рис.4 и 5 ) . Вместе с тем длительное газонасыщение, проводимое при всех температурах, снижает сужение поперечного сечения по сравнению с кратковре­ менным газонасыщением.

В качестве общего заключения по анализу влияния газонасы­ щения на механические свойства, определяемые как при обычной, так и при высокой температуре, можно отметить, что газонасыщение, проводимое при температурах до 900°, не вызывает существен­ ного снижения механических свойств. Вредное влияние газонасыще­ ния проявляется в основном на характеристиках пластичности и меньше сказывается на показателях прочности.

Характеристики механических свойств, определяемые при обыч­ ных температурах испытания, оказываются более чувствительными к вредному влиянию газонаеыщения, чем свойства, получаемые в результате испытаний при 600°. Если при температуре испытания

600° снижение характеристик прочности не наблюдается даже при . высоких температурах газонаеыщения, то при обычной температуре испытания значения предела прочности и предела текучести, по­ лучаемые при испытании образцов,>подвергнутых газонасыщению при 1100°, оказываются очень низкими. То же можно сказать и о характеристиках пластичности. Относительное удлинение и суже­ ние поперечного сечения газонасыщенных образцов оказываются гораздо более низкими при растяжении в условиях комнатных тем­ ператур, чем при 6 0 0 °.

На основании сказанного можно предположить, что материал, подвергнутый газонасыщению, окажется более работоспособным при

емые в результате кратковременной выдержки в атмосфере воздуха, практически не вызывают снижения показателей механических свой­ ств, за исключением газонаеыщения при температуре выше 1000°.

36

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 поверхности, мм

'0 0,1 0,1 0,3 0,4 0,5

О0,1 0,г 0,3 ОА 0,5 0,6 0,7 0,8

Рис.13 . Микротвердость газонасыщенного слоя, полученного в ат­ мосфере воздуха при 1100° и выдержке:

41 - 0,5 час; 4 2 - 1 час; 4 3 - 2 час; 44 - 5 час

выдержки сплава марки ВТ5 в атмосфере воздуха при разных тем­ пературах и длительностях насыщения.

Анализ приведенных графиков позволяет высказать некоторые соображения о кинетике газонасыщения. Как известно, основные параметры газонасыщенного слоя - максимальная величина микро­ твердости и распределение микротвердости по глубине - опреде­ ляются интенсивностью адсорбций компонентов газовой фазы по­ верхностью металла и скоростью диффузии газов в металле. Общий обзор всех приведенных графиков показывает, что при температу­ рах 800 и 900° газонасыщение протекает при достаточно большой хорошей адсорбции, но малой скорости диффузии в металле. В результате этого глубина газонасыщенного сдоя при указанных условиях получается небольшой.

Вместе с тем при 1000 и 1100° газонасыщение происходит при значительной скорости диффузии в металле, что обеспечивает по­ лучение слоев большой толщины, характеризующихся плавным пере­ ходом от максимальной твердости поверхности к невысокой твер­ дости сердцевины. Плавность перехода от поверхности к сердцевине определяется не только повышением температуры выдержки, но

со

-о

Рис. 14. Зависимость основных параметров газонасыщенного слоя сплава ВТ5 от продолжительности выдержки при различных температурах:

I - 800°, 2 - 900°, 3 - 1000°, 4 - 1100°. Заштрихованное поле 5 - микротвердость всех исследо­ ванных образцов в сердцевине. На рисунке представлены параметры: а - максимальная твердость

слоя, б - глубина слоя, в - средний градиент микротвердости

38

и увеличением продолжительности последней. Об этом наглядно свидетельствует величины среднего градиента микротвердости, приведенные на рис.14. Повышение длительности выдержки до 5 час при всех температурах обработки приводит к значительному сни­ жению среднего градиента микротвердости*).

Величина максимальной микротвердости на поверхности, как правило, возрастает с повышением продолжительности выдержки и температуры обработки. Некоторые отклонения от этого правила могут быть объяснены неравномерностью газонасыщенного слоя, выз­ ванной разным соотношением интенсивности адсорбции и скорости диффузии кислорода на отдельных участках поверхности образца вследствие частичного отслаивания окалины, местного загрязне­ ния и т .д .

Микроисследование газонасыщенного слоя сплава ВТ5 и полу­ ченные микрофотографии структур подтверждают результаты выпол­ ненной ранее работы £4] . В случае невысоких температур нагрева газонасыщенный слой при микроисследовании не обнаруживается* так как при этих температурах не происходит фазовых превраще­ ний. При более высоких температурах, когда ордината сплава на диаграмме состояний сплавов титана с алюминием пересекает ли­ нии фазовых превращений (см .рис.9 ), происходит изменение види­ мой микроструктуры газонасыщенного слоя. В этом случае, в ре­ зультате насыщения кислородом, температуры фазового превраще­ ния поверхностного слоя по сравнению с сердцевиной повышаются и при нагреве до определенно# температуры, когда в сердцевине

Микроструктура зоны газонасыщеиия сплава ВТ5, выдержанного при 800°, идентична картине микростроения сердцевины (см.рис.6 ) . Тоже можно сказать и о микроструктуре поверхностного слоя после обработки при 900°.

слоя образцов, подвергнутых нормализации при 1100°. Микрострук­ тура сердцевины этих образцов идентична соответствующей микро­ структуре образцов без слоя (см .ри с.8 ). Участки "равноосной"

о(-фааы гааонасыщенного слоя здесь особенные. Они являются

* ) Средний градиент <получен делением разности микротвердосги поверхности и сердцевины на глубину слоя.