СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШТАМПОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 1994 года по МПК B21J5/00 

Изобретение относится е обработке металлов давлением, в частности к обработке давлением титановых сплавов, которые используются в авиационной технике.

Известен способ получения штампованных полуфабрикатов из титановых сплавов, включающий многократное деформирование при температурах β -области с пpедварительными нагревами [1] .

Недостатком этого способа являются низкие пластические характеристики металла в объеме полуфабриката.

Известен также способ получения штампованных полуфабрикатов из титановых сплавов, включающий многократное деформирование при температурах β -области с предварительными нагревами и многократное деформирование при температурах (α+β)- области с предварительными нагревами до температуры на 20 . . . 40^оС ниже температуры полного полиморфного превращения (Т_п/п) [2] .

Недостатком этого способа являются низкие пластические характеристики шлтампованного полуфабриката.

Технический результат выражается в создании однородной мелкозернистой структуры.

Это достигается тем, что в способе, включающем многократное применение при температурах β -области, с предварительными нагревами, и многократное деформирование при температурах (α+β) -области с предварительными нагревами, предварительный нагрев перед первым деформированием при температурах (α+β)-области проводят при температурах на 55 - 150^оС ниже температуры полного полиморфного превращения, а перед вторым деформированием осуществляют выдержку при температуре нагрева под это деформирование в течение 3 - 6 ч, причем первое и второе деформирование с предварительными нагревами проводят 1. . . 3 раза.

Проведение нагрева и деформирования при относительно низкой температуре (α+β)-области с последующим нагревом и выдержкой при более высокой температуре (α+β)-области в предлагаемых условиях обеспечивают образование мелкозернистой рекристаллизованной структуры при втором нагреве за счет предшествующего "наклона", что в сочетании с последующим деформированием позволяет получить однородную мелкозернистую полигонизованную структуру в штампованном полуфабрикате.

Повторение такой обработки 1 - 3 раза позволяет получить требуемую для повышения пластических характеристик однородную мелкозернистую структуру в полуфабрикатах простой и сложной формы.

При температуре предварительного нагрева перед первым деформированием ниже, чем (Т_п/п - 150^оС), происходит растрескивание заготовки из-за торможения релаксационных процессов, что приводит к неоднородности деформации, либо вообще не позволяет проводить деформирование, если разрушение значительное, и тем самым не позволяет обеспечить условия повышения пластических характеристик штампованного полуфабриката.

При времени выдержки при втором нагреве менее 3-х часов рекристаллизация не пройдет полностью, что не обеспечит повышение пластических характеристик полуфабриката из-за неоднородности структуры.

При температуре предварительного нагрева, повышающей (Т_п/п - 55^оС) и при времени выдержки при нагреве перед вторым деформированием, превышающим 8 ч, промежуточная рекристаллизация будет развиваться не полностью и неоднородно из-за недостаточности "наклона", не обеспечивающего требуемого множественного и однородного зарождения центров рекристаллизации при последующем нагреве и из-за коагуляции α -фазы при длительной выдержке с образованием микроучастков свободного роста отдельных зерен, не сдерживамого α -фазой.

Второе деформирование после образования мелкозернистой рекристаллизированной структуры при предварительном нагреве с выдержкой, обеспечивает хорошее оформление штамповки.

Повторение предлагаемой обработки 1 - 3 раза позволяет при всех формах штамповки обеспечить требуемую проработку структуры во всех зонах и обеспечить повышение пластических характеристик штампованного полуфабриката, что особенно важно при изготовлении изделий сложной формы.

П р и м е р. Штампованные полуфабрикаты было получено из заготовок, нарезанных из прутков диаметром 100 мм из титановых сплавов ВТЗ-1 и ВТ 22 в количестве 30 штук. Из них 15 штук было обработаны по предлагаемому способу с варьированием температуры нагрева перед первым деформированием и времени выдержки при нагреве перед вторым деформированием в пределах предлагаемых значений. Горячая обработка при температурах (α+β) -области в соответствии с предлагаемым способом была проведена 1 - 3 раза.

Девять заготовок были обработаны по вариантам с пониженными и повышенными значениями перепада температур и времени выдержки по сравнению с предлагаемыми. Кроме того, шесть заготовок были обработаны по известному способу.

Режимы получения штампованных полуфабрикатов приведены в таблице. Деформирование во всех случаях проводили со скоростью деформации 5 ^.10^о - 5 ^.10^-1с^-1.

Степень деформации при более низкой температуре составляли 30 - 45% , а при более высокой - 30 - 30% . Термообработку проводили по стандартному режиму. Из полученных штампованных полуфабрикатов были изготовлены образцы для испытаний по растяжке и проведены испытания с определением предела прочности σ_в, относительного удлинения δ, относительного сужения Ψ. Была исследована структура вырезанных образцов с определением степени рекристаллизации при втором нагреве (1) и размеров зерен (Д).

Все результаты исследований приведены в таблице.

На основании данных, приведенных в таблице, можно сделать следующие выводы: за счет более мелкозернистой структуры повышаются пластические характеристики: относительное удлинение - на 60 - 100% и относительно сужение - на 60 - 80% при неизменном уровне прочности. (56) Титановые сплавы. Полуфабрикаты из титановых сплавов, т. 4. ред. Аношкин Н. Ф. и М. З. Ерманок, М. : Металлургия, 1979 г. , с. 315. . . 318.

2. Сборник Титановые сплавы, Полуфабрикаты из титановых сплавов, т. 4, ред. Аношкин Н. Ф. и Ерманок М. З. М. : Металлургия, 1979, с. 290, 302, 308. . . 312.

Сущность: способ получения штампованных полуфабрикатов из титановых сплавов включает многократное деформирование при температурах β-области с предварительными нагревами и многократное деформирование при температурах (α+β)-области с предварительными нагревами. Температура предварительного нагрева перед первым деформированием при температурах (α+β)-области на 55 - 150С ниже температуры полного полиморфного превращения, а выдержка при температуре второго нагрева, температура которого на 20 - 40С ниже температуры полного полиморфного превращения, составляет 3 - 8 ч. Первое и второе деформирования с такими предварительными нагревами должны быть проведены 1 - 3 раза в зависимости от сложности формы полуфабриката.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШТАМПОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ , включающий многокpатное дефоpмиpование пpи темпеpатуpах β-области с пpедваpительными нагpевами и многокpатное дефоpмиpование пpи темпеpатуpах (α+β)-области с пpедваpительными нагpевами, отличающийся тем, что пpедваpительный нагpев пеpед пеpвым дефоpмиpованием в (α+β)-области пpоводят пpи темпеpатуpе на 55 - 150^oС ниже темпеpатуpы полного полимоpфного пpевpащения, а пеpед втоpым дефоpмиpованием осуществляют выдеpжку пpи темпеpатуpе нагpева под это дефоpмиpование в течение 3 - 8 ч, пpичем пеpвое и втоpое дефоpмиpования с пpедваpительными нагpевами пpоводят 1 - 3 pаза.