ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние состава, структуры и термической обработки из "Циклическая и коррозионная прочность титановых сплавов " Зависимости усталостной прочности титановых сплавов от их состава, структуры и термической обработки посвящено много работ, но из-за сложности и многогранности проблемы данные очень противоречивы. [c.149] Литой и деформированный металл. Литой металл имеет заметно более низкий предел выносливости, чем деформированный металл, если он определен на гладких образцах. При испытании надрезанных образцов разница в усталости литого и деформированного металла оказывается заметно меньше [ 130]. В табл. 23 приведен предел выносливости отечественных литейных и деформированных сплавов идентичного состава [94,122]. [c.149] Установлены основные закономерности изменения предела выносливости титановых сплавов в результате горячей пластической обработки, которая в общем случае значительно повышает усталостную прочность литого металла. Деформация в области существования а- и /3-фаз по сравнению с деформацией в /Зюбласти несколько повышает значения усталостной прочности титановых сплавов. Так, по данным [ 117, с. 333 125 126], ковка сплава типа ВТ6 в /З-области понизила предел выносливости по сравнению с ковкой в (а+ /3) области на 12 %. По данным [117, с. 333], это повышение мало заметно. Существенное значение имеет степень горячей пластической обработки чем более деформирован металл при прочих равных условиях, тем выше его усталостная прочность. При этом наибольшее увеличение предела выносливости происходит при 6 = 300- 400 %. При большей степени деформации предел выносливости изменяется мало. [c.150] ИЗ которой видно, что уков. дает заметное повышение предела выносливости, особенно если замеры усталости производить по величинам малой вероятности разрушения. Это свидетельствует о том, что грубость структуры, особенно литой, способствует разбросу результатов испытаний. [c.151] Влияние величины зерна, сформированного методом наклепа и рекристаллизации технически чистого титана, на его усталостную прочность изучено авторами работы [124]. Для зерна титана средней величины 9 32 и 110 мкм были получены соответственно значения предела выносливости 240 194 и 181 МПа. При увеличении зерна более чем в 10 раз предел выносливости снизился на 25 %, причем наибольшее уменьшение его наблюдается при росте зерна от 9 до 32 мкм, а при дальнейшем его увеличении темп изменения предела выносливости заметно снизился. [c.151] Классификация титановых сплавов по структуре затруднительна вследствие разнообразия их фазового состава и легирования. Если технически чистый титан и чистые а-сплавы можно достаточно надежно группировать по величине зерна, то уже в псевдо-а-сплавах, а тем более в (а-г )-сплавах структура сложна и, естественно, ее надо рассматривать в тесной связи с составом сплава и его термической обработкой, а еще лучше с термопластической предысторией . [c.152] Данные табл. 25 показывают, что огрубление макро-и микроструктуры (увеличение балльности) заметно снижает усталостную прочность титановых сплавов. Образцы, вырезанные из штампованных лопаток сплава ВТ8, которые подвергали высокотемпературной термомеханической обработке (ВТМО), имели а = 730 г т770 (ИПа, образцы без ВТМО имеют а = 650 МПа. Очевидно, ВТМО способствует большей структурной однородности, повышающей предел выносливости. Результаты, близкие к изложенным, получены для сплавов ВТ8 и ВТ9 [ 130]. [c.153] После отжига при 750°С, 1 ч в вакууме были соответственно получены три структуры прутков а) по торцу прутка — мелкозернистая однородная, по профилю прутка —сильно волокнистая 6) равноосная ( У 100мкм) почти без волокнистости в) структура, подобная предыдущей, но в центре более мелкозернистая. Усталостная прочность, определяемая на гладких образцах и образцах с надрезом (а. .— 1,88) при круговом изгибе, приведена в табл. 26. [c.153] Из данных табл. 26 видно незначительное изменение усталостной прочности исследованных структур сплавов.. [c.153] Существенное влияние структуры на усталостные свойства титановых сплавов при повышенных температурах установлено авторами работы [ 132, с. 49]. Основные выводь согласуются с ранее рассмотренными [ 129]. [c.154] Интересные особенности влияния структуры на усталостные характеристики титановых сплавов выявлены авторами работы [132, с. 42]. Для сплавов ВТЗ-1 и ВТ8 в различном структурном состоянии проанализирован разброс значений долговечности, при этом установлено, что грубая игольчатая микроструктура способствует большему разбросу данных. Это значит, что сплав с такой структурой имеет более низкий предел выносливости по средним данным и по минимальной вероятности разрушения. [c.154] Влияние термической обработки титановых сплавов на их усталостную прочность связано с изменением структуры и прочности [ 36] (см. рис. 93). Выбрав оптимальную термическую обработку, можно несколько повысить предел выносливости, Для чистых й псевдо-о-сплавов такой обработкой является наклеп (при температурах ниже рекристаллизации) и отжиг при температурах ниже перехода а + р)- 13 (но, естественно, выше температуры рекристаллизации). Охлаждение после отжига предпочтительнее ускоренное, в воде или на воздухе (при небольших сечениях). Такая обработка способствует образованию мелкозернистой глобулярной структуры, наиболее выгодной для получении высокого предела выносливости о -сплавов. [c.154] Существенное значение для выбора режима термообработки сплавов с (о - - )-структурой имеют диапазоны превращения фаз при нагреве и охлаждении. На относительное количество, состав и устойчивость /Зч]1аэы значительно влияют температура выдержки, способ или скорость охлаждения и последующий отпуск (старение). Во всех случаях нагрев сплавов до температуры существования 3ч])азы не повышает, а, наоборот, снижает усталостную прочность. Двухфазные сплавы с 9(Х)-г1 100 МПа после нагрева в (о+ 3)-области и медленного охлаждения с печью имеют 0. =390 +480 МПа, что соответствует нижней зоне разброса данных (рис. 93). Ускоренное охлаждение сплавов с этих же температур повышает о., до 540—610 МПа, т.е. до значений, расположенных в верхней зоне разброса [136]. Поэтому с целью повышения целесообразно использовать ускоренное охлаждение после завершающих операций термической или термопластической обработки. [c.154] В йастоящее время установлено, что наиболее высокие значения усталостной прочности можно достичь при термомеханических видах обработки, при которых СТ.1 = (0,6-5-0,7) Стд (133]. [c.155] Обобщая приведенные данные и учитывая последние наиболее достоверные результаты исследований [117, с. 333 137—141], структуры титановых сплавов можно разделить на две группы 1) благоприятные структуры с высокой многоцикловой выносливостью (до появления трещины) 2) неудовлетворительные структуры с пониженным пределом выносливости. К первой группе относятся мелкозернистые равноосные и пластинчатые структуры. Для пластинчатых структур характерно отсутствие аюторочек по границам превращения 1-зерен, высокая однородность строения а-колоний, малая толщина а-пластин. [c.155] Ко второй группе относятся структуры с плохой проработкой в процессе горячей пластической обработки, они характеризуются большой неоднородностью размеров и формы зерен, наличием прослойки а-фазы по границам бывших -зерен, а также сочетанием (зазличных типов структур (глобулярной и пластинчатой). [c.155] Указанные выше требования к структуре относятся прежде всего к поверхностным слоям, где чаще наблюдается лоявление усталостных трещин. [c.155] Усталостная прочность может существенно зависеть от текстуры. Так, предел выносливости листов из сплава Т1—4%А1—4% /в продольном направлении прокатки заметно ниже, чем в поперечном (по-видимому, это — следствие призматической текстуры листа) [142]. Результаты исследования влияния текстуры на усталостную прочность показали возможность повышения сопротивляемости полуфабрикатов циклическим нагружениям в определенных направлениях, например вдоль кованого или катаного прутка. [c.155] Вернуться к основной статье