CC BY
130
УДК 669.295
ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ПО МЕХАНИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ В ПРОЦЕССАХ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
© 2011 С. Ф. Тлустенко, А. Н. Первышин
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С П. Королёва (национадьный исследовательский университет)
Рассмотрены вопросы установления оптимальных фазового состава и структуры, соотношения фаз титановых сплавов смешанной а-р структуры и а-структуры, влияния термообработки на механические характеристики для обеспечения наиболее высоких характеристик механической обработки и качества изделий.
Химсостав, деформация, термообработка, структура, механические характеристики, стойкость.
Титан и его сплавы по оптимальности конструкционных свойств отличаются небольшой плотностью, высокими механическими свойствами и коррозионной стойкостью. Изготовление конструкций из титановых сплавов требует разработки ресурсосберегающих технологических процессов из-за их низкой теплопроводности, высокой химической активности, ограниченных возможностей холодной деформации и пониженной обрабатываемости резанием по сравнению со сталями. Наиболее перспективным направлением является изготовление из титановых сплавов штампосварных конструкций из прогрессивных точных заготовок (профили, листы). Установление влияния деформации ковкой, штамповкой и листовой прокаткой, а также электроконтактного нагрева на свойства титановых сплавов в конструкциях является актуальной задачей. В зависимости от условий эксплуатации необходимо формирование структуры или а - твёрдого раствора, или смешанной структуры а + Р твёрдого раствора.
Для обеспечения технологичности процессов обработки металлов давлением (ОМД) при условии приемлемых свойств в механической обработке в металлургических процессах Т1, кроме А1, дополнительно легируется такими Р-стабилизаторами, как хром, молибден, марганец и др.
Установлено, что, например, не во всех случаях традиционные методы пластической деформации, сварки и термической обработ-
ки конструкций из сплава ВТ20 позволяют получать в них высокие показатели прочности и пластичности. Значительное улучшение свойств наблюдается у заготовок из сплава ВТ20 после окончательной объёмной штамповки в интервале температур фазового агР - предпревращения. В полной мере реализуется прочность и пластичность в листовых штамповках из титанового сплава ВТ20 после электроконтактного нагрева в области фазового агР - предпревращения и последующего охлаждения в металлическом штампе в процессе формообразования.
Исследования проведены на штампосварных конструкциях из псевдо- а-титано-вого сплава ВТ20 после различных видов штамповок и сварки.
Содержание примесей газов в исследованных полуфабрикатах не зависит от их вида и размера и соответствует требуемым техническим условиям на поставку. У максимального числа проверенных плавок содержание примесей составляло: водорода - 0,0045%, кислорода - 0,07% и азота - 0,03%. Содержание газовых примесей в сварных соединениях соответствует требованиям ОСТ 1.90013-81 и дм большинства их составляет: водорода - 0,0025%, кислорода - 0,054%, азота - 0,032%.
Исследования микроструктуры проводились в соответствии с требованиями, предъявляемыми к металлографическому анализу титановых сплавов и в особенности
к изготовлению шлифов механической обработкой фезэдшем, шлифованием, полированием).
Исследованию подвергались поковки одного типоразмера и одной и той же плавки после нескольких переходов ковки, штамповки, то с различной температурой окончательной штамповки на последнем переходе. Из поковок вырезались образцы в продольном, поперечном и высотном направлениях для механических испытаний, макро-и микроисследований. Перед испытаниями образцы отжигались при 8500С -1 ч дм снятия остаточных напряжений после окончательной штамповки.
Оценка механических свойств полуфабрикатов из сплава ВТ20 побывает, что чем меньше толщина заготовки (листа, поковки, плиты, штамповки), тем выше временное сопротивление разрыву. Пластичность зависит от вида заготовок: например, у штамповок она выше, чем у поковок. Повышение прочностных характеристик полуфабрикатов из сплава ВТ20, как известно, связано с накоплением в них дефектов кристаллического строения в основном процессе пластической деформации (ковки, штамповки, прокатки). В згаисимости от накопления количества дефектов кристаллического строения изменяется и временное сопротивление разрыву заготовок из сплава ВТ20 от 900 до 1280 МПа при удовлетворительных характеристиках пластичности.
Анализируя изменения механических свойств сварных соединений, можно качественно отметить, что гак толщина свариваемых заготовок, так и вид сварки оказывают существенное влияние на накопление дефектов кристаллического строения и в конечном итоге на их свойства. Это в значительной степени обусловлено условиями поглощения водорода, кислорода и азота в процессе сварки, а также различным структурообразова-нием в зависимости от температурного режима сварки. В общем случае получение качественного шва с последующей его обработкой и обеспечением требуемых эксплуатационных свойств в большей или меньшей степени затрудненно в зависимости от условий сварки вследствие потери металлом пла-
стичности и появлением свойств хрупкости самого сварного шва.
Установлено, что наиболее высокие характеристики прочности и пластичности имеют листовые сварные соединения, наименьшие - штампосварные заготовки после электронно-лиевой сварки (ЭЛС).
Результаты исследований влияния температуры окончательной штамповки на свойства титановых заготовок показали, что наилучшие механические свойства наблюдаются у заготовок, подвергавшихся окончательной штамповке в температурной области существования а-фазы, близкой к температуре агР - превращения. Временное сопротивление разрыву у таких штамповок повысилось на 8 - 10% , а характеристики пластичности - в 1,5 - 2 раза по сравнению со штамповками, деформированными в области существования Р-фазы. Кроме того, у штамповок, деформированных в области а-фазы, наблюдается стабильность, небольшой разброс и меньшая зависимость механических свойств от условий испытания.
Установлено большое разнообразие микроструктур, зависящих от температуры окончательной штамповки. Если деформация проводится в температурном интервале существования Р-фазы, то образуется пластичная (Р-превршцённая) структура с чётко выраженными зёрнами исходной Р-фазы, окаймлёнными а-ф&зой. Причем Р-зёрна состоят из а-колоний, являющихся пачками а-пластин, разделённых прослойками Р-фазы. Такая структура и определяет пониженные характеристики и прочности, и пластичности, а также значительную их нестабильность.
Деформация при температуре существования а-фазы, близкой к температуре полиморфного агР - превращения, приводит к тому, что явных границ зёрен Р-фазы не наблюдается. Полученная структура характеризуется пластинчатым строением внутри-зеёренной а-ф^ы с переходом к глобулярной, те. к образованию структуры, связанной с процессами рекристаллизации, коагуляции и глобуляризации.
При последеформационном отжиге титановых заготовок происходит уменьшение
количества дефектов кристаллического строения в объёме металла, что вызывает повышение пластичности и снижение прочности. Высоким показателям прочности соответствуют предельно низкие значения пластичности, что то позволяет в полной мере реализовать прочность, которой обладает псев-до- а-сплав.
Вследствие теплового расширения металла при электроконтактном нагреве, проведённом с целью уточнения температуры полиморфного превращения, заготовка сплава ВТ20, закреплённая в зажимах, начинает упруго выгибаться. Величина прогиба заготовки увеличивается пропорционально повышению её температуры. При достижении заготовкой температуры 970°С насыпает остановка роста прогиба, а затем его резкое уменьшение, т е. происходит свободное провисание заготовки под собственным весом. Температура 9700С, при которой заготовка из сплава ВТ20 свободно провисает, оказалась температурой полиморфного агР - «пред-превращения».
В момент свободного провисания заготовка подвергалась охлаждению в штампе. Электроконтактный нагрев заготовок из сплава ВТ20 до температуры полиморфного предпревращения и охлаждение в металлическом штампе по сравнению с традиционными методами штамповки приводят к повышению временного сопротивления разрыву (ов) на 11%; предела текучести (а0 2) на 9%; относительного удлинения (5) на 5%, угла загиба (а) на 15%; сопротивления малоцикловой усталости ^ЩУ) на 7%. Существенно снижается и содержание газовых примесей (Н2, 02, Н2).
Как видно из данных таблицы 1, при использовании электроконтактного нагрева оказалось возможным в полной мере реализовать прочность и пластичность в листовых штамповках, присную псевдо-а-титаново-му сплаву ВТ20.
Это обусловлено тем, что тепловое воздействие на металл в интервале температур предпревращения приводит к максимальной диффузионной подвижности атомов, и в этих условиях протекают многоуровневые релаксационные процессы.
Исследование связи изменений кристаллографической текстуры с эволюцией микроструктуры при горячей пластической деформации цилиндрических образцов из двухфазного титанового сплава ВТ9 в процессе одноосного растяжения, кручения и кручения с одновременным растяжением в условиях сверхпластичности показали, что после пропорционального нагружения формирования металлографической текстуры не происходит (табл. 2).
Однородность зёрен по размеру во всем деформируемом объёме образцов выше, чем в исходном материале заготовок. Средний размер зёрен ^ = 3,9 - 4,1 мкм) практически одинаков в центре и на периферии образцов.
Обрабатываемость титановых сплавов резанием существенно зависит от типа и параметров микроструктуры. Общеизвестно, что титановые сплавы с грубой пластинчатой структурой значительно хуже обрабатываются резанием, чем сплавы с тонкопластинчатой или глобулярной структурами. Единого мнения о влиянии параметров микроструктуры на обрабатываемость резанием нет, что, по-видимому, обусловлено большим разнообразием сочетаний различных структурных составляющих с разными размерами и формой.
Эффективным способом улучшения обрабатываемости титановых сплавов резанием является механоводородная обработка (ШЮ), состоящая из наводораживания, собственно механической обработки наводоро-женного материала и вакуумного отжига.
В качестве объектов исследования были выбраны титановые сплавы разных классов: технический титан ВТ1-0, а-спл^ы ВТ5-1, ВТ5Л, псевдо-а-сплавы ВТ20, ВТ20Л, (а+ Р)-смгаыВТ6, ВТ8, ВТ25, ВТ3-1, ВТ23. Исходный материал для исследования - го-рячедеформированные прутки промышленной поставки.
Было проведено две серии экспериментов. В первой серии изучались обрабатываемость резанием прутков сплавов ВТ6, ВТ3-1, ВТ23 после отжига, закалки и старения. Термичес^ обработка прутков осуществлялась в печах сопротивления с воздушной атмосферой.
Таблица 1. Механические свойства сплава ВТ20 после скоростного нагрева на воздухе и формообразования
Состояние О О0,2 5,% а, 0 Число
испытываемых циклов до
образцов разрушения (К) при - = Содержание газов,%
(0,75ов - 0,49ов) 2
МПа Н2 02 N2
Исходный 1080 1030 12 38 - 0,0081 0,085 0,021
отжиг при
650°С,
1 ч
Холодная
прокатка 1130 1090 7 34 - - - -
Холодная
прокатка, отжиг
при 1130 1080 9 36 - 0,0085 0,098 0,020
650°С,1ч
Холодная
прокатка, отжиг
при 1050 980 11 38 - 0,0087 0,090 0,023
860°С,1ч
Электроконтакт-
ный нагрев до
920°С,
охлаждение в 1050 980 10 -13 35 - 43 0,0089 0,085 0,033
металлической 12 41 -
матрице,
отжиг при
650°С,1ч
Электроконтакт-
ный нагрев до
920°С,
охлалвдение в
металлической 1260 1210 18 44 - 0,0096 0,093 0,029
матрице
Электроконтакт-
ный нагрев до
960°С,
охлаждение в
металлической 1240 -1270 1180 -1210 14 -18 44 - 48 237000 - 263000 0,0096 0,093 0,029
матрице, 1250 1190 16 46 255000
отжиг при
650°С, 1 ч
Электроконтакт-
ный нагрев до
1020°С,
охлаждение в 1100 -1130 1030 -1080 10 -12 36 - 42 215000 - 234000 0,0112 0,117 0,039
металлической матрице, отжиг
1110 1050 11 40 222000
при
650°С,1ч
Примечание: В числителе приведены максимальные и минимальные значения механических свойств, в знаменателе - средние значения семи испытанных образцов
Во второй серии экспериментов, проведенных на всех указанных выше сплавах, прутки сначала подвергались вакуумному отжигу. Затем часть обр^цов наводоражива-лась при 750-850“С до различного содержа-
ния водорода (максимальная концентрация - 0,2%). В исходном деформированном состоянии содержание водорода составляло
0,005%, после вакуумного отжига - 0, 003%.
Таблица 2. Размер зёрен и содержание а-ф^ы в сплаве ВТ9 в зависимости от вида нагружения
Вид нагружения ё, мкм а, %
Исходное состояние 3,0/3,0 55/55
Одноосное растяжение 3,7/ 9,3 48/48
Кручение 3,9/4,8 50/52
Растяжение + кручение 3,9/4,1 49/52
Примечания.
размер зёрен <1 ( в продольном направлении) и содержание а-фазы в центре образца, в знаменателе - у края образца.
2. Деформирование проводилось при Хдаф = 950оС, е = 2,010-3 с-1.
Распределение водорода по сечению образцов оценивалось спектральным методом.
Экспериментальные исследования проводились с использованием металлографического и рентгеноструктурного анализов. Размер структурных составляющих определялся методом секущих.
Основными оценочными параметрами обрабатываемости резанием, которые определялись в процессе экспериментов, были следующие: температура в зоне резания, усилия резания Рх, Р Рг, износ резцов по задней поверхности Ь стойкость резцов при фиксированном износе Т, удельная размерная стойкость Т . В качестве режущего инструмента использовались резцы из твёрдых сплавов ВК8 и ВК6, X - гл^ина резания, мм; 8 - подача, мм/об; Ь3 - износ то задней поверхности резца, мм.
Увеличение размера зерна в 2 раза (от 200 до 400 мкм) приводит к снижению стойкости Т от 204 до 126 мин при скорости резания 25 м/мин, те. в 1,7 раза фис. 1). Роль остальных факторов менее значительна: увеличение толщины а-пластан от 1 до 2 мкм сопровождается снижением стойкости в 1,2 раза.
Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что в наибольшей степени на обрабатываемость резанием (стойкость резцов) сплавов ВТ6 и ВТ23 после термической обработки влияет размер зерна, а внутризёренное строение оказывает меньшее влияние.
Введение в титановые сплавы водорода приводит к существенным структурным изменениям, в том числе в ряде случаев к измельчению зерна. Исходна структура ис-
Т, мин
30 50 70 V, м/мин
Рис. 1. Зависимость стойкости Трезца ВК8 от скорости резания при точении сплава Вт6 с различным размером Р-зерна. Режимы резания: I - Б =0,1 мм/об; г = 0,5 мм; 2 - Б = 0,2 мм/об; г = 1,0 мм; Из = 0,3 мм; сплошные линии - Б =200 мкм; штриховые линии - В=400 мкм
следованных титановых сплавов была грубой пластинчатой. Легирование водородом вызвало преобразование внутризёренного строения без измельчения исходного Р-зер-на. В зависимости от содержания водорода и температуры наводораживания может происходить формирование тонкопластинчатой, глобулярной или смешанной структуры. При этом размеры структурных составляющих могут изменяться в широких пределах, например, толщина а-пластин - от ~ 0,5 до ~ 8 мкм.
На основе обобщения экспериментальных данных были установлены оптимальные фазовый состав и структура, а также количество Р-фазы, при которых наблюдаются наиболее высокие характеристики обрабатываемости резанием различных титановых сплавов, легированных водородом. В таблице 3 приведены значения коэффициента парной линейной корреляции г и коэффициента нелинейной корреляции "л, на основе которых можно определить силу связи между характеристиками обрабатываемости резанием,
количеством Р-фазы и толщиной а-пластин.
Для всех исследованных материалов наилучшая обрабатываемость резанием наблюдается при мелкой структуре (то^опла-стинчатой, мелкоглобулярной или смешанной). Самая сильная корреляция между удельной стойкостью резца Ти толщиной а-пластин (глобулей) обнаружена для сплава ВТ20 ( г = - 0,96) и ВТ23 ( г = -0,95 ); для всех остальных сплавов связь менее сильная (г = - 0,53^0,6), то во всех случаях наблюдается повышение стойкости с уменьшением толщины а-мастан или а-глобулей.
Существует несколько причин, которые могли бы объяснить улучшение обрабатываемости резанием с уменьшением размера структурных составляющих или из-за преобразования пластинчатой структуры в глобулярную.
Пластинчатая структура обеспечивает меньшие характеристики пластинчатости, чем глобулярная структура. Одной из причин плохой обрабатываемости титановых спла-
Таблица 3. Оптимальные параметры и тип структуры титановых сплавов
Сплав НопТ;% Оптимальный фазовый состав Оптимальная структура Р-фаза, % гР(Л) Га
исходная оптимальная
ВТ1-0 0,1 - 0,3 а + 5 М3 - - -
ТП
ВТ5-1 0,45 - 0,55 а + 5 ТП - - - -0,58
ВТ20 0,3 - 0,4 а +Р +(5) МП 5 30 0,95 -0,96
МГ
ВТ6 0,3 - 0,4 а +Р +(5) ТП 11 30 - 40 0,3 -0,54
СМ (0,8)
ВТ8 0,2 а +Р +5 МГ 12 40 0,74 -0,53
0,7 см
21 40 - 60 0,6 -0,58
ВТ25 0,3 - 0,5 ТП
а +Р МГ
ВТ3-1 0,15 - 0,45 см 24 45 - 50 0,57 -0,58
а +Р +5 МГ
а +Р +5
ВТ23 0,6 - 0,7
а +Р ТП 35 50 - 60 0,4 -0,95
МГ (0,96)
Обозначения: Нопт- оптимальное содержание водорода (темпера^фа наводораживающего отжига 800°С); М3 - мелкозернистая структура; ТП - тонкопластинчатая структура; МГ - мелкоглобулярная структура; СМ -мелкая смешанная структура: пластинчатая + глобулярная; гр и га - коэффициенты парной линейной корреляции характеристик обрабатываемости резанием с количеством Р-ф^ы и толщиной а-пластин (глобулей) соответственно; г| - ( в скобках) - коэффициент нелинейной корреляции.
вов резанием считается его низкая пластичность . Вследствие этого при обработке титановых сплавов пластическая деформация не успевает протекать во всем объёме металла и концентрируется в контактном слое. В результате в этом слое возникают высокие давления и температуры, что обуславливает низкую обрабатываемость резанием титановых сплавов.
Более высокая пластичность при глобулярной структуре должна способствовать повышению обрабатываемости титановых сплавов резанием. В соответствии с теорией вязкости разрушения уменьшение размера зерна обрабатываемого материала сопровождается уменьшением критической длины трещины. Мо^о предположить, что поэтому стружкообразование начинается при меньших размерах макротрещины. Следовательно, для роста трещины будет требоваться меньшая работа разрушения при тех же напряжениях.
Ещё одной причиной улучшения обрабатываемости резанием из-за изменения структуры может быть снижение коэффициента трения между обрабатываемым материалом и материалом резца. Исследовалось контактное взаимодействие сплава ВТ9 с твёрдым сплавом ВК8. Образцы сплава ВТ9 были подвергнуты деформации по стандартному режиму и по режиму проявления сверхпластической деформации, когда формируется мелкозернистая структура, имею-
щая большую протяжённость межфазных границ, благоприятную для зерноограничительного проскальзывания дислокаций. Исследования обрабатываемости резанием показали, что после сверхпластической деформации наблюдается уменьшение сил резания, напряжений трения, адгезионной связи на срез и адгезионной составляющей коэффициента трения.
Благоприятные структурные изменения не являются единственной причиной улучшения обрабатываемости титановых сплавов резанием. Для оценки того вклада, который вносит структура в обрабатываемость титановых сплавов резанием, образцы сплава ВТ3-1 с исходной грубой пластинчатой структурой были подвергнуты следующей обработке: 1 - вакуумный отжиг при 800оС 10 ч; 2 - наводораживание до 0,5%Н при 800оС 10 ч; 3 - наводораживание до 0,5%Н при 800° и последующий вакуумный отжиг при 8000С 10ч. Результаты экспериментов показали, что вакуумный отжиг привёл к некоторому уменьшению сил резания и повышению стойкости инструмента (табл. 4).
Введение 0,5% Н в сплав ВТ3-1 вызвало существенное снижение сил резания и увеличение стойкости инструмента. Последующий вакуумный отжиг ухудшил параметры обрабатываемости резанием сплава ВТ3-1, то они остались выше, чем в исходном состоянии (в том числе и после вакуумного отжига).
Таблица 4. Характеристики обрабатываемости резанием сплава ВТ3-1 с различной структурой после отжига при температурах 750-1000оС
Структура Т™ -10^ см /мкм Рх Ру Pz
H
Грубая пластинчатая, Крупное Р-зерно ,б ©° 1 ,4 0 б20 700 750
Мелкопластинчатая, Крупное Р-зерно 0,5 - 0,7 б10 б50 7З0
Мелкоглобулярная, Крупное Р-зерно 1,5 - 2,5 б00 б70 750
Мелкоглобулярная, Мелкое Р-зерно З - 5 480 б50 700
Обозначения: Т - удельная размерная стойка резца; Рх, Ру, Pz - силы резания. Примечание. Партеры резания - V = б0 м/мин; S = 0,21 мм/об; t = 1,0 мм.
Есть основания различать активное и пассивное действие водорода на обрабатываемость титановых сплавов резанием. При точении наводороженных образцов водород принимает активное участие в процессах резания, улучшая обрабатываемость из-за благоприятного изменения их характеристик непосредственно в зоне резания. К активно действующим факторам следует отнести влияние водорода на работу пластической деформации в зоне резания, удельную работу разрушения, тепловыделение и отвод тепла от зоны резания, силы трения инструмента с обрабатываемым материалом. Именно эти процессы определяют силы резания, температуру в зоне резания и, как следствие, стойкость инструмента. При пассивном действии благоприятная роль водорода сводится к измельчению структуры.
В вакуумированном металле действует только этот фактор. При резании мелкозернистого наводороженного металла его дисперсное строение усиливает благоприятное действие активных факторов. В связи с этим стойкость инструмента при точении наводороженного мелкозернистого сплава значительно больше, чем при точении вакуумиро-ванного сплава с аналогичной структурой.
В случае получения заготовок в условиях повышенного процентного содержания алюминия (до 30%) и воздействия на расплав факторов, способствующих быстрому заполнению формы и её вибрации с частотой до 70 Гц, механические свойства заготовок определяются структурой сплава в зависимости от его состава. Для снижения предела прочности и повышения пластичности таких сплавов перед механической обработкой не-
обходимо провести отжиг при температуре порядка 9000 С для полного растворения частиц упорядоченной гексагональной о -фазы внутри прослоек Р0 (32) - фазы. При этом имеются ограничения в виде обеспечения б-структуры сплава для сохранения его высоких эксплуатационных свойств (хорошая свариваемость, устойчивость против коррозии и загрязнения газами, прочность при нагреве).
Анализ механизмов деформации сплавов в процессах обработки показывает зависимость структуры материалов заготовок от механизма деформации скольжением или двойникованием. Установлено, что степень пластической деформации связана с темпе-реатурой старения в значительной степени в зависимости от характера границ первичных и вторичных мест зарождения а-фазы, имеющей только четыре системы скольжения и малую толщину кристаллов, в микрообъёмах которой затруднено размножение решёточных дислокаций.
Характер такой зависимости представлен в таблице 5.
Таким образом, повышение свойств механической обработки титановых сплавов при значительных пластических деформациях связано как с получением заданного строения микроструктуры, так и со степенью её измельчения и условиями термообработки. Основная проблема при этом заключается в выборе таких условий и параметров деформации, когда в зависимости от химсостава формируется однородная фрагментированная структура с требуемым соотношением структурных элементов и их ориентацией в зависимости от способа обработки процессами ОМД и термообработки.
Таблица 5. Механические свойства деформированного Р-сплава титана
Т - (45-51)%, А1, №, В, Мо
т°с 1, час Деформация, % <г0,2, МПа ств, МПа <5,% КСУ МДж/м2
550 610 15 15 7 18 760 790 870 910 1,2 1,0 о" о"
Выводы
1. В результате пластической деформации (ковка, штамповка, прокатка) и сварки прочность заготовок из сплава повышается от 900 до 1280 МПа при предельно допустимых характеристиках, ниже которых использование их в конструкциях не рекомендуется. Отжиг титановых заготовок приводит к повышению их пластических характеристик и снижению прочностных.
2. Проведение окончательной штамповки заготовок из сплава ВТ20 в интервале температур фазового агр предпревращения улучшает механические свойства штамповок: повышает и прочность, и пластичность.
3. Прочность и пластичность псевдо а-титанового сплава в полной мере реализуется в штамповках после электроконтактного нагрева в области фазового агр предпревращения и последующего охлаждения в металлическом штампе в процессе формообразования.
4. Обрабатываемость титановых сплавов резанием существенно улучшается с уменьшением величины р-зерна и измельчением внутризеренных структурных составляющих. Обратимое легирование титановых сплавов водородом способствует измельчению внутризеренного строения, а в ряде случаев и измельчению зерна, что вызывает улучшение обрабатываемости резанием.
5. Благоприятные структурные изменения, обусловленные водородным легированием, не являются единственным фактором улучшения обрабатываемости. Водород активно влияет на процессы, происходящие в зоне резания непосредственно в процессе обработки.
6. сн^енм основных механических характеристик с целью улучшения свойств мехобработки следует изменить мелкозернистую субмикрокристаллическую структуру на крупнозернистую различной микроструктуры, что также оказывает влияние и на характер образования стружки.
Библиографический список
1. Влияние реумов деформации и термической обработки на величину и распределение остаточных напряжений в штамповках из титановых сплавов/ Аношин Н. Ф., Брун М. Я., Быкова Л. А. и др.//Обработка легких и специальных сплавов. - М.: Изд-во ВИЛС, 1996.
2. Богатов А. А. Механические свойства и модели разрушения металлов. - Екатеринбург: Изд-во УГТУ-ЭТШ, 2002.
3. Валиев Р. 3., Александров ИВ .Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. - М.: Логос, 2000..
4. Малышева С П., Салшцев Г. А., Га-леев Р М. и др. Особенности изменения структуры и механических свойств субмик-рокристаллического титана при деформации в интервале температур (0,15 - 0,45)Т // ФММ. - 2003. - Т. 95. - №4. - С. 98.
References
1. Influence of deformation regimes and heat treatment on the amount and distribution of residual tension in titanium alloys during [Text] / N. F. Anoshin, M. Ya. Brown, L. A. Bikova [et. al.] // Processing of light and special alloys. -M.: Publishing House of All-Union Institute of LightAlloys, 1996.
2. Bogatov, A. A. Mechanical properties and models of metal fracture [Text] / A. A. Bogatov. -Ekaterinburg: PublishingHouseofUrals State Technical University, 2002.
3. Valiev, R. Z. Nanostructure materials obtained by intensive plastic deformation [Text] / R. Z. Valiev, I. V. Alexandrov. - M.: Logos, 2000.
4. Malysheva, S. P. Peculiarities of changes in structure and mechanical properties of submicrocrystalline titanium under deformation at temperature interval (0.15-0.45) Tm [Text] /
S. P. Malysheva, G. A. Salischev, R. M. Galeev [et. al.] // FizikaMetallov i Metallovedenie (The Physics ofMetals and Metallography). - 2003. -Vol.95. - N.4. - PP. 98-105.
FORMING OF THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF TITANIUM ALLOYS ACCORDING TO MECHANICAL PROPERTIES IN THE PROCESSES OF PLASTIC WORKING OF METALS
© 2011 S. F. Tlustenko, A. N. Pervyshin
Samara StateAerospace University named after academician S. P. Korolyov (National Research University)
The paper deals with the problems of determining optimal phase composition and structure, the proportion of phases of titanium alloys of mixed a-P and a structures, as well as the influence of heat treatment on the mechanical characteristics for providing improved characteristics of mechanical treatment and the quality of products.
Chemical composition, deformation, heat treatment, structure, mechanical characteristics, resistance.
Информация об авторах
Тлустенко Станислав Федотович, кандидат технических наук, доцент, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С П. Королёва (ншщо-нальный исследовательский университет). E-mail: [email protected]. Область научных интересов: разработка теории автоматизации прокатного производства, построение алгоритмов оптимального управления.
Первышин Александр Николаевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой механической обработки материалов, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail: [email protected]. Область на^ных интересов: изучение процессов механической обработки материалов, формирование свойств исходных заготовок по оптимальным режимам обработки.
Tlustenko Stanislav Fedotovitch, candidate of technical science, associate professor of the department of plastic working of metals, Samara StateAerospace University named after academician
S. P. Korolyov (National Research University), [email protected]. Area of research: analysis of the processes of mechanical treatment of materials, the influence of the kind of process of metal plastic working on the properties ofblanks and the improvement of the quality of materials.
Pervyshin Alexander Nikolayevitch, doctor of technical science, professor, head of the department of material mechanical development, Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolyov (National Research University), [email protected]. Area of research: analysis of the processes of mechanical treatment of materials, forming the properties of initial blanks according to optimal treatment conditions.
