Способ термической обработки сварных соединений титанового сплава Российский патент 2025 года по МПК C22F1/18 

Известен способ термической обработки сварных соединений термо-упрочненного титанового сплава, включающий в себя нагрев до температуры старения 570-590°С в электрической печи, выдержку в течение 6-8 часов и охлаждение со скоростью 2-5°С/мин. Использование предложенного способа термической обработки после сварки повышает временное сопротивление сварных соединений титанового сплава до 1163 МПа при сохранении механических свойств предварительно термоупрочненного основного металла (патент RU 2732138 С1, опубликовано: 11.09.2020).

Известен способ термической обработки сварных соединений двухфазных титановых сплавов, включающий в себя закалку с температуры 940°С и старение в два этапа: при температурах 500-550°С в течение 0,5-2,5 ч. и при 400°С в течение 15-25 ч (патент SU 259099, опубликовано: 12.12.1969).

Известен способ термической обработки сварных соединений из титанового сплава ВТ20 выполненных электронно-лучевой сваркой согласно РТМ 1.4.1379-84 «Сварка электронно-лучевая деталей и узлов из титановых сплавов», заключающийся в вакуумном отжиге при температуре 750°С в течение 1-2 часов. Однако способ не гарантирует стабильность прочностных характеристик сварных соединений, помимо этого возможно снижение пластических свойств основного металла.

Известен способ термической обработки сварных соединений титановых сплавов, включающий в себя нагрев до температуры на 30-140°С ниже температуры полиморфного превращения, охлаждение на воздухе и старение в две стадии: сначала при 300-390°С в течение 8-16 ч., затем при 520-570°С, 0,5-5 ч. (патент SU 954498 А1, опубликовано: 30.08.1982).

Недостатками известных способов является длительность процессов термической обработки, требующая больших энергозатрат, что приводит к снижению технико-экономической эффективности в масштабах серийного производства.

Наиболее близкий к заявляемому способу аналог принятый за прототип способ термической обработки листовых сварных соединений псевдо α и (α+β)-титановых сплавов, включающий отжиг, в котором с целью увеличения прочности и стабилизации механических свойств термическую обработку проводят циклически, в интервале температур от 600-650°С до 300-20°С с числом циклов 3-10, а промежуточное и окончательное охлаждение осуществляют со скоростью 0,02-1,5°С/с (длительность цикла от 5 минут до 8 часов), причем процесс ведут в воздушной атмосфере. Предел прочности сварных соединений сплава ВТ20, обработанного по приведенному способу составляет 1060-1070 МПа (патент SU 1578225 А1, опубликовано: 15.07.1990).

Недостатком представленного аналога, принятого за прототип, является длительность циклов термической обработки сварных соединений.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение длительности термической обработки, повышение предела прочности и обеспечение равномерной твердости сварных соединений.

Технический результат достигается тем, что термическую обработку сварных соединений из титанового сплава ВТ20 производят в воздушной среде при температуре 980°С с выдержкой 120-150 секунд и охлаждают в воде.

Предлагаемый способ реализован при термической обработке сварных соединений, выполненных электронно-лучевой сваркой титанового сплава ВТ20.

Плоские образцы сварных соединений толщиной 6 мм, шириной 81 мм и длиной 14 мм термически обрабатывались по следующей технологии: нагрев до 980°С, выдержка 120-150 секунд, охлаждение в воде. После термической обработки образцы испытывались на статическое растяжение по ГОСТ 6996-66, кроме того определялась микротвердость по методу Виккерса. Результаты испытаний представлены в табл.и фиг. 1, 2.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к термической обработке сварных соединений из титанового сплава ВТ20, и может быть использовано при изготовлении ответственных конструкций. Способ термической обработки сварных соединений титанового сплава ВТ20 включает нагрев, выдержку и охлаждение, при этом осуществляют нагрев до температуры 980°С, выдержку 120-150 с и охлаждение в воде. Обеспечивается увеличение предела прочности и снижение микротвердости в сечении сварных соединений. 2 ил., 1 табл.

Способ термической обработки сварных соединений титанового сплава ВТ20, включающий нагрев, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что термическую обработку сварных соединений титанового сплава ВТ20 проводят при нагреве до температуры 980°С, выдержке 120-150 с и охлаждении в воде.