ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние сверхпластической деформации на механические свойства сплавов из "Сверхпластичность промышленных сплавов " В разд. 4 и 5 на примере магниевых и алюминиевых сплавов показано, что обработка их в СП состоянии, оказывая специфическое влияние на структуру, может быть использована как новый вид упрочняющей обработки, позволяющей существенно улучшить комплекс механических свойств этих сплавов. Интересно выяснить влияние обработки в СП состоянии на свойства титановых сплавов. В отличие от магниевых и алюминиевых сплавов на формирование механических свойств титановых сплавов большое влияние оказывает полиморфное превращение, протекающее при нагреве и охлаждении. [c.211] сожалению, систематические исследования по влиянию СПД на свойства титановых сплавов в литературе практически отсутствуют, В работах [319—322] показано, что изотермические условия деформации способствуют получению однородной микроструктуры в титановых сплавах и повышению комплекса механических свойств. Однако авторы не анализируют скоростные режимы обработки и данные об исходной микроструктуре сплавов, что не позволяет соотнести эти результаты с параметрами СПД и выяснить ее влияние на свойства. [c.212] 1 представлены данные о СП поведении сплава ВТ9, что позволяет использовать его в качестве объекта исследования для решения поставленных задач. Для этого имеются благоприятные возможности температура, соответствующая оптимальной СП в сплаве, и температура проведения термической обработки, СО и ВТМО совпадают. Это облегчает сравнение результатов различных видов обработки. Наконец, в сплаве, как уже отмечалось, легко получить как УМЗ равноосную, так и пластинчатую микроструктуру. [c.212] Сплав ВТ9 исследовали в двух состояниях — с исходной мелкозернистой (глобулярной) микроструктурой и дисперсной пластинчатой, Температура полного полиморфного превращения сплава с мелкозернистой микроструктурой составляла 1000 °С, а сплава с пластинчатой 990 °С. Заготовки деформировали осадкой в изотермических условиях на прессе со скоростями 10 —10 с- при температурах 970 °С для сплава с мелкозернистой микроструктурой и 950 °С для сплава с дисперсной пластинчатой микроструктурой, Степень деформации заготовок составляла 75 %, выдержка их после нагрева до температуры штамповки 10 мин. Старение проводили при 530 °С, 6 ч. ОВД осуществляли при температурах деформации сплава, выдержка составляла 1 ч, после чего образцы охлаждали и подвергали старению при тех же режимах. Скорости охлаждения всех заготовок, обработанных по разным режимам, отличались незначительно, что достигалось выбором соответствующих условий охлаждения. Обработку для получения термически стабильного сплава проводили при 500 °С в течение 200 ч. [c.212] Несмотря на резкое отличие микроструктур сплава в выбранных состояниях, при указанных выше температурных режимах они имеют довольно близкие значения оптимальных скоростей СПД 3,1-10 для сплава с УМЗ микроструктурой и 1,2Х ХЮ С для сплава с дисперсной пластинчатой микроструктурой. На основании этих данных был выбран диапазон, скоростей деформации, в котором проводили обработку сплава. [c.212] Результаты исследования механических свойств сплава приведены в табл. 17. Из табл. 17 видно, что обработка в СП состоянии по сравнению с ОБД повышает комплекс механических свойств сплава, временное сопротивление увеличивается на 80—100 МПа при сохранении высокого уровня пластичности. В случае исходной пластинчатой микроструктуры эффект усиливается и наблюдается также увеличение предела текучести на 100 МПа. [c.213] Из данных табл. 17 следует также, что механические свойства сплава заметно зависят от скорости деформации. С ее увеличением Ств и 00,2 растут, но уменьшается термостабильность. Особенно четко эта тенденция выявляется у сплава с пластинчатой микроструктурой. При деформации заготовок со скоростью выше оптимальной (е = 6-10 с ) относительное сужение уменьшается более чем в 2 раза. Обработка сплава при в меньше оптимальной приводит к некоторому снижению прочностных свойств. Таким образом, полученные данные показывают, что обработка сплава в режиме, соответствующем оптимальным условиям СПД, обеспечивает наиболее благоприятное сочетание прочностных и пластических свойств при наличии исходной мелкозернистой и дисперсной пластинчатой микроструктуры. [c.213] Чтобы установить причины повышения прочностных характеристик сплава после СПД по сравнению с ОБД, рассмотрим структурные изменения, имеющие место в сплаве после различных видов обработки. Более подробно исследуем сплав с мелкозернистой микроструктурой. [c.213] Количество первичной а-фазы, % (объемы.). [c.214] Период решетки р-фазы, нм. [c.214] Зерна а- и 3-фаз особенно заметно укрупняются при скоростях, меньших оптимальных. При оптимальных и малых скоростях деформации микроструктура сплава более однородная, чем после ОБД. Вместе с тем в зависимости от скорости горячей деформации в сплаве наблюдается различное количество первичной а-фазы. Если в структуре сплава, деформированного со скоростью 1,2Х ХЮ с , содержится 59 % первичной а-фазы, то после деформации с оптимальной скоростью—50 % (t =3 мин). В микроструктуре сплава после ОБД содержится также 50 % а-фазы, т. е. уменьшение скорости горячей деформации заготовок способствует приближению сплава к более равновесному состоянию. Как отмечено в 6.1, изменение фазового состава, по-видимому, связано с перераспределением легирующих элементов, которое при нагреве и выдержке протекает медленно, но может значительно ускоряться в результате активизации диффузионных процессов при уменьшении скорости СПД. В пользу этого предположения свидетельствует также изменение периода решетки р-фазы. Чем меньше скорость деформации заготовок, тем больше его величина и, следовательно, тем больше обеднена эта фаза легирующими элементами. Необходимо отметить, что наиболее значительно период решетки р-фазы изменяется после деформации с оптимальными и меньшими оптимальных скоростями, причем при уменьшении скорости деформации его значения приближаются к периоду решетки р-фазы в термически обработанном образце (0,3269 нм). [c.214] Таким образом, различие в состояниях сплава после СПД и ОБД, выявленное при изучении механических свойств, подтверждается данными структурного анализа. Сопоставление микроструктуры сплава и его свойств после различных обработок позволяет сделать заключение, что структурная неоднородность сплава, имеющаяся в исходном состоянии или дополнительно появляющаяся в процессе деформации с высокими скоростями, оказывает существенное влияние на его механические свойства. Причина повышения прочностных характеристик сплава после СПД по сравнению с ОБД заключается в устранении структурной неоднородности и преобразовании пластинчатой микроструктуры в равноосную. При этом в результате ускорения фазовых превращений, рекристаллизации СПД способствует достижению более равновесного состояния сплава. Специфические особенности СПД, обеспечивающие развитие этих процессов и формирование особого структурного состояния сплава, подробно рассмотрены в разд. 4. [c.215] Повышение структурной и химической неоднородности сплава, по-видимому, приводит к увеличению однородности распада мета-стабильных фаз и при охлаждении, и при старении. Однако подтвердить это экспериментально в титановых сплавах сложно из-за высокой дисперсности микроструктуры. Правильность этого предположения была установлена при исследовании влияния СПД на свойства магниевых сплавов (см. разд. 4). [c.215] Рассмотренные особенности влияния СПД на структуру и механические свойства сплава ВТ9 носят универсальный характер, что подтверждается исследованиями, проведенными на сплавах ВТЗ-1, ВТ8, ВТ23. [c.216] Рассмотрим вопрос о влиянии обработки и в условиях СП среди других методов упрочняющей обработки титановых сплавов ВТМО и СО [323]. [c.216] Как известно [292], при ВТМО титановых сплавов достигается высокий комплекс механических свойств. Это обусловлено созданием в процессе высокотемпературной деформации высокой плотности дефектов, которые наследуются при фазовых превращениях, происходящих при закалке. СО обычно проводится в иных условиях, чем ВТМО. При этом СО ведут в несколько этапов до достижения необходимой степени деформации с промежуточными нагревами, заготовки охлаждают на воздухе, после чего проводят термическую обработку [293]. [c.216] Для исследования использовали сплав ВТ9 с дисперсной пластинчатой микроструктурой. ВТМО и СО проводили на прессе. Режимы ВТМО температура нагрева заготовок 960 С, е = 5 е = =60 %, продолжительность паузы перед извлечением заготовки из печи и охлаждением в воде 10 с. [c.216] Режимы СО температура нагрева заготовок 950 °С, деформация в две стадии с промежуточными нагревами калибровка и термическая обработка при 950 °С, 1 ч, охлаждение на воздухе, старение при 530 °С, 6 ч. Суммарная степень деформации составляла 75 %. [c.216] Режимы и оборудование при СПД описаны выше. Необходимо отметить, что часть заготовок после деформации закаливали в воду, продолжительность паузы перед закалкой 25 с. После ВТМО и СПД с закалкой отпуск вели при 570 °С, 2 ч. Для сравнения механических свойств с ВТМО и СПД проводили ОВД. [c.216] В табл. 18 приведены результаты изучения механических свойств сплава ВТ9 после ВТМО, СПД и ОВД. Видно, что после СПД сплав не уступает по временному сопротивлению и ударной вязкости материалу, подвергнутому ВТМО. [c.216] Вернуться к основной статье