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

50

На рис.4 представлены графики зависимости этого привеса от продолжительности выдержки и температуры обработки сплава 0T4-I. Из графиков видно, что привес образцов резко возрастает

с повышением температуры и существенно повышается с увеличением продолжительности выдержки. При температурах 600 и 650° это увеличение подчиняется закону, близкому к прямолинейному, а при температурах 700 и 750° намечается некоторое замедление газонасыщения и приближение зависимости его от продолжительно­ сти выдержки к параболической.

Наряду с выдержкой в атмосфере воздуха часть образцов спла­ ва 0T4-I подвергалась отжигу в вакууме. Этот отжиг проводился

в кварцевой трубке, расположенной в трубчатой электронагрева­ тельной печи. Вакуум измерялся прибором ВТ-2 и характеризовал­ ся избыточным давлением не более 10~° мм р т .с т . Температура вакуумного отжига и длительность выдержки были выбраны такими же, как и при термообработке на воздухе.

Результаты исследований и их анализ

Основным результатом проведенных исследований являются данные о пластичности сплавов BT5-I и 0T4-I, определенной ме­ тодом испытаний на загиб. В качестве характеристики пластично­ сти принят угол ^ (см .рис.2 ), определяемый как среднее ре­ зультатов испытаний двух образцов, вырезанных один вдоль, а другой поперек направления прокатки. Следует отметить, что при проведении испытаний не было замечено закономерной разницы в величинах угла S? , определенных на образцах вдоль и поперек направления прокатки.

В результате проведенных исследований были получены также данные о микротвердости и глубине зоны газонасыщения обоих

исследованных сплавов и данные о коррозионной стойкости спла­ ва BT5-I.

Сплав BT5-I. Результаты исследований пластичности сплава BT5-I представлены графиками зависимости угла У’ от продолжи­ тельности выдержки при разных температурах (рис.5) и.от тем­ пературы термической обработки при различной продолжительно­ сти (рис.6 ) . Анализируя эти графики, можно констатировать нез­ начительное изменение пластичности листового титанового спла­ ва BT5-I под воздействием газонасыщения в атмосфере воздуха при температурах от 600 до 750° в течение времени до 5 час.

51

Продолжит ельност ь в ы д ер ж ки , час

Рис.5 . Зависимость показателя пластичности от продолжительно­ сти выдержки сплава BT5-I в атмосфере воздуха при разных тем­ пературах

600 650 700 750

Тем перат ура, °С

Рис.6. Зависимость показателя пластичности от температуры тер­ мической обработки сплава BT5-I при различной продолжительно­ сти выдержки в атмосфере воздуха

Однако термическая обработка при 600 и 650°, проводимая с небольшой выдержкой, вызывает некоторое снижение характеристи­ ки пластичности. Увеличение продолжительности выдержки практи­ чески не влияет на эту характеристику.

52

С целью изучения газонасыщенного слоя было проведено изме­ рение микротвердости. Замеры проводились на косых микрошлифах с углом скоса около 3 0 °. На рис.7 представлены графики распре-

Расст ояние от поверхности, мм

Рис.7 . Графики микротвердости зоны газонасыщения образцов спла­

деления микротвердости по глубине зоны газонасыщения некоторых образцов сплава BT5-I.

Как видно из этих графиков, на образцах, выдержанных в ат­ мосфере воздуха при температуре 600°, обнаружить наличие зоны газонасыщения по микротвердости практически не представляется возможным.

На образцах,’выдержанных при 750°, зона газонасыщения об­ наруживается сравнительно хорошо. При этом выдержка в течение I часа дает слой глубиной 0,015 мм и максимальную микротвер­ дость поверхности, превышающую микротвердость сердцевины на 150 кг/мм^. Выдержка в течение 5 час увеличивает глубину слоя до 0,025 мм и повышает микротвердость поверхности до величины, превосходящей микротвердость сердцевины на 350 кг/мм^.

54

Сплав 0T4-I. Этог сплав по составу и структуре отличается от рассмотренного выше сплава BT5-I. В нем, благодаря легиро­ ванию марганцем, наряду с основной структурой твердого раство­ ра d. может содержаться некоторое количество фазы fl .

Результаты исследования пластичности сплава 0T4-I представ­ лены на рис.8, 9. На р и с.8 и 9 приведены графики изменения пла­ стичности образцов сплава в зависимости от продолжительности выдержки в атмосфере воздуха и в вакууме при разных темпера­ турах. Анализ этих графиков показывает, что увеличение продол­ жительности и температуры выдержки образцов как на воздухе, так и в вакууме вызывает уменьшение пластичности сплава.

Самое значительное снижение пластичности наблюдается в ре­ зультате выдержки сплава в атмосфере воздуха при температуре

продолжительности выдержки угол уменьшается с того же значе­ ния в исходном состоянии только до 86°.

Наряду с испытаниями на загиб было выполнено исследование микротвердости газонасыщенного слоя сплава ОТ4-1, подученного при обработке на воздухе и в вакууме по указанным выше режи­ мам. Микротвердость определялась с помощью прибора ПМТ-3 на косых иикрошлифах при нагрузке на индентор, равной 20 г .

Графики распределения микротвердости по глубине газонасы­ щенного слоя представлены на рис. 10 - 13. На рис.10 приведены графики микротвердости слоев, полученных в результате выдержки при температуре 600° на воздухе (а ) и в вакууме ( б ) . Эти гра­ фики показывают, что при указанных условиях газонасыщенный слой получается в процессе выдержки как на воздухе, так и в вакууме.

Графики, представленные на р и с .II, характеризуют распреде­ ление микротвердости в слоях, полученных в результате газона­ сыщения при 650°. При этой температуре заметный по глубине и микротвердости слой получается при выдержке I час. Различие слоев, полученных на воздухе и в вакууме, наблюдается только при выдержке в течение 5 час. При этом слой, подученный в результате выдержки на воздухе, имеет в два раза большую глу­ бину по сравнению со слоем, полученным в вакууме. Существен­ ного различия в слоях, полученных в результате газонасыщения на воздухе и в вакууме, при выдержке в течение I и 2 ч а с н е наблюдается.

56

Рис.1 2 . Микротвердость зоны газонасыщения образцов сплава 0T4-I, выдержанных при 700°:

а - на воздухе; б - в вакууме; I - в течение 0,25 час; 2 - в течение I час; 3 - в течение 2 час; 4 - в

течение 5 час

0,02 0,0k

поверхности, мм

Рис.13 . Микротвердость зоны газонасыщения образцов сплава 0T4-I, выдержанных при 750°:

59

Рис.14 . Изменение глубины газонасыщенного слоя образцов сплава 0T4-I в зависимости от продолжительности выдержки:

а - на воздухе; б - в вакууме при разных температурах

выдержках, сопровождается образованием газонасыщенного слоя, имеющего значительную глубину и повышенную микротвердость. Вместе с тем, в отличие от отжига на воздухе, при отжиге в ва­ кууме с указанным давлением повышение температуры до 750° не сопровождается значительным увеличением глубины и микротвердоМеи слоя. Можно предположить, что вследствие ограниченного.ко­ личества газовых примесей в условиях вакуума повышение темпе­ ратуры и выше 750° не вызывает существенного увеличения глуби­ ны и микротвердости слоя. Поэтому отжиг в таком вакууме явля­ ется особенно целесообразным лишь при высоких температурах. При низкой температуре обработки (до 650-700°) проведение от­ жига в вакууме 10“ ® мм р т .с т . вряд ли целесообразно, поскольку в этом случае получающийся газонасыщенный слой имеет почти та­ кие же глубину и микротвердость, как и при выдержке в атмосфе­ ре воздуха.

Некоторые газонасыщенные образцы сплава 0T4-I после испы­ тания на загиб были подвергнуты металлографическому исследова­ нию.*Из них изготавливались косые микрошлифы, которые затем протравливались обычным реактивом, содержащим I ч.плавиковой кислоты, 3 ч азотной кислоты и б ч.воды.

Микрофотографии структур зоны газонасыщения сплава 0T4-I представлены на рис.15 и 16. Они подтверждают сделанный ранее вывод о тон, что газонасыщенный слой образуется в результате выдержки как на воздухе, так и в вакууме. Вместе- е тем сравае-