Научная статья на тему 'Исследование влияния различных режимов термической обработки на свойства полуфабрикатов и сварных соединений из сплава ВТ22М'

Исследование влияния различных режимов термической обработки на свойства полуфабрикатов и сварных соединений из сплава ВТ22М Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
261
61
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЫСОКОПРОЧНЫЕ ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ / ДЕФОРМАЦИЯ / МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА / МИКРОСТРУКТУРА / ВЯЗКОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ / ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ СВАРКА / HIGH-STRENGTH TITANIUM ALLOYS / DEFORMATION / MECHANICAL PROPERTIES / HEAT TREATMENT / MICROSTRUCTURE / FRACTURE TOUGHNESS / ELECTRON-BEAM WELDING

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Путырский С.В., Яковлев А.Л., Ночовная Н.А., Крохина В.А.

Представлены результаты исследования влияния различных режимов термической обработки на свойства полуфабрикатов и сварных соединений, выполненных электронно-лучевой сваркой, из сплава ВТ22М. Помимо традиционно применяемого ступенчатого режима для штамповок из сплава ВТ22М рассматривалась возможность использования термической обработки для получения прочности σв≥1200 МПа и с нагревом выше температуры α ⇄ β-перехода. Исследовалось влияние вакуумной термической обработки по ступенчатому режиму и режиму с нагревом выше температуры α ⇄ β-перехода на свойства сварных соединений и основного металла. Исследованы также свойства сварных соединений, выполненных с применением вставки из сплава ВТ1-0.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Путырский С.В., Яковлев А.Л., Ночовная Н.А., Крохина В.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RESEARCH OF DIFFERENT HEAT TREATMENT MODES INFLUENCE ON PROPERTIES OF SEMI-FINISHED PRODUCTS AND WELDED JOINTS FROM TITANIUM ALLOY ВТ22М

The article presents the results of a study of the various heat treatment effects on the semi-finished and welded joints properties, made by electron-beam welding made of alloy VT22M. In addition to the traditional used step mode for forgings made of VT22M, the possibility of using heat treatment for strength σв≥1200 MPa and heat treatment with heating above the α⇄β transition temperature has been considered. The effect of vacuum heat treatment by stepped mode and the mode with heating above the transition temperature α ⇄ β on the properties of welded joints and the semi-finished has been investigated. Also the properties of welded joints have been investigated when using an insert made of alloy VT1-0.

Текст научной работы на тему «Исследование влияния различных режимов термической обработки на свойства полуфабрикатов и сварных соединений из сплава ВТ22М»

УДК 669.295

С.В. Путырский1, А.Л. Яковлев1, Н.А. Ночовная1, В.А. Крохина1

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА ПОЛУФАБРИКАТОВ И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ СПЛАВА ВТ22М

DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-1-3-10

Представлены результаты исследования влияния различных режимов термической обработки на свойства полуфабрикатов и сварных соединений, выполненных электронно-лучевой сваркой, из сплава ВТ22М. Помимо традиционно применяемого ступенчатого режима для штамповок из сплава ВТ22М рассматривалась возможность использования термической обработки для получения прочности Ge>1200 МПа и с нагревом выше температуры а^в-перехода. Исследовалось влияние вакуумной термической обработки по ступенчатому режиму и режиму с нагревом выше температуры а^в-перехода на свойства сварных соединений и основного металла. Исследованы также свойства сварных соединений, выполненных с применением вставки из сплава ВТ1-0.

Ключевые слова: высокопрочные титановые сплавы, деформация, механические свойства, термическая обработка, микроструктура, вязкость разрушения, электронно-лучевая сварка.

S.V. Putyrskiy1, A.L. Yakovlev1, N.A. Nochovnaya1, V.A. Krokhina1

RESEARCH OF DIFFERENT HEAT TREATMENT MODES INFLUENCE ON PROPERTIES OF SEMI-FINISHED PRODUCTS AND WELDED JOINTS FROM TITANIUM ALLOY ВТ22М

The article presents the results of a study of the various heat treatment effects on the semi -finished and welded joints properties, made by electron-beam welding made of alloy VT22M. In addition to the traditional used step mode for forgings made of VT22M, the possibility of using heat treatment for strength ав>1200 MPa and heat treatment with heating above the а^в transition temperature has been considered. The effect of vacuum heat treatment by stepped mode and the mode with heating above the transition temperature а^в on the properties of welded joints and the semi-finished has been investigated. Also the properties of weldedjoints have been investigated when using an insert made of alloy VT1-0.

Keywords: high-strength titanium alloys, deformation, mechanical properties, heat treatment, microstructure, fracture toughness, electron-beam welding.

"'Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» Государственный научный центр Российской Федерации [Federal State Unitary Enterprise «All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials» State Research Center of the Russian Federation]; e-mail: admin@viam.ru

Введение

Эффективность изготовления деталей и узлов из высокопрочного титанового сплава ВТ22 подтверждается многолетним опытом его успешного применения в авиационной технике [1]. Высокопрочный титановый сплав ВТ22 широко применен в конструкции самолетов КБ Яковлева, Ильюшина, Антонова, Бериева. Высокая прокаливаемость (до 200 мм) сделала наиболее целесообразным применение данного сплава для изготовления крупногабаритных высоконагруженных элементов конструкции. Комплекс механических свойств сплава ВТ22 позволил применить данный сплав для изготовления элементов конструкции шасси самолетов Ил-76, Ил-86, Ил-96, Як-40, Бе-200, Ан-124.

В авиационной промышленности существует тенденция [2] создания модификаций ранее вы-

пускаемых изделий с увеличенной взлетной массой и ресурсом, что делает особо актуальной задачу повышения надежности и ресурса ответственных узлов и агрегатов конструкции самолетов. Для ее решения в части деталей, сконструированных с применением высокопрочных титановых сплавов, во ФГУП «ВИАМ» разработаны модификации сплавов ВТ22 и ВТ23 - сплавы ВТ22М [3] и ВТ23М [4, 5] соответственно, отличающиеся более узкими диапазонами содержания легирующих элементов и сниженным уровнем максимально допустимого содержания примесных элементов, что позволяет добиться повышения гарантированного уровня значений характеристик прочности и надежности.

Сплав ВТ22М относится к сплавам переходного класса и имеет коэффициент р-стабилизации,

Рис. 1. Полуфабрикаты из сплава ВТ22М после проведения ковки (а) и штамповки (б)

равный Для сплавов данного класса свой-

ственно изменение механических свойств в широком диапазоне в зависимости от режимов деформации и термической обработки [6, 7]. В зависимости от выбранных режимов термической обработки сплав ВТ22М может иметь высокую прочность и повышенную вязкость разрушения. В настоящее время для полуфабрикатов из сплава ВТ22 и, соответственно, сплава ВТ22М применяется ступенчатая термическая обработка в (а+Р)-области, обеспечивающая достижение сочетания высоких значений прочности и долговечности материала авиационных деталей. Известно, что значительного повышения вязкости разрушения сплава ВТ22М возможно достичь путем проведения термической обработки с нагревом выше температуры а^р-перехода, что, как правило, может негативно сказаться на других ресурсных характеристиках [8]. С учетом предъявляемых требований по прочности и вязкости разрушения для материала штамповок из сплава ВТ22М, необходимо опробование режимов термической обработки, позволяющих достичь высоких значений указанных характеристик. Применение новых для сплава ВТ22М режимов термической обработки даст возможность проектировщикам изделий рассчитывать на более широкую область применения сплава для изготовления различных элементов конструкции самолета [9, 10].

В данной работе приводятся результаты исследования влияния различных режимов термической обработки на свойства материала штамповок из сплава ВТ22М, а также сварных соединений.

В научных литературных источниках [11, 12] и в некоторой технической документации можно встретить указание на необходимость осуществления электронно-лучевой сварки (ЭЛС) сплава ВТ22М с применением вставок из малолегированных сплавов с целью повышения пластичности сварного соединения и соответствующего повышения ударной вязкости и вязкости разрушения. Целесообразность применения вставки из малолегированных сплавов вызывает сомнение ввиду снижения прочности сварного соединения. В связи с этим в данной работе также исследовались

механические свойства сварных соединений сплава ВТ22М с использованием вставки из сплава ВТ1-0.

Работа выполнена в рамках реализации комплексной научной проблемы 9.2. «Материалы на основе титана с регламентированной р-струк-турой» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») [13].

Материалы и методы

Для проведения исследований в условиях производства ФГУП «ВИАМ» изготовлена опытная партия штамповок из сплава ВТ22М с завершающей деформацией в (а+Р)-области. На рис. 1 представлен вид полуфабрикатов после ковки и окончательной штамповки.

Темплеты из изготовленных штамповок подвергали термической обработке в камерной лабораторной печи №ЬегШегт по режимам:

- режим №1 - термическая обработка, аналогичная применяемой для сплава ВТ22, - двойной ступенчатый отжиг с первой ступенью, включающей нагрев до температуры 700-950°С и выдержку, охлаждение с печью до температуры 600-800°С;

- режим №2 - термическая обработка, обеспечивающая высокие значения прочности - двойной отжиг с нагревом первой ступени до температуры 700-950°С;

- режим №3 - р-отжиг с нагревом до температуры 800-1000°С.

Для исследования влияния различных режимов термической обработки на свойства сварных соединений штамповок из сплава ВТ22М изготовлены заготовки для последующей ЭЛС и выполнена их сварка. Кольцевые и прямолинейные сварные образцы представлены на рис. 2. На авиастроительных предприятиях сварка элементов конструкции, как правило, выполняется без проведения предварительной термической обработки. Последующая термическая обработка осуществляется в вакууме или в защитной атмосфере инертных газов.

Проведение термической обработки в вакууме определяет необходимость корректировки ее

Рис. 2. Полуфабрикаты из сплава ВТ22М после сварки: а - кольцевой сварной образец; б - прямолинейный сварной образец

режимов. Для обеспечения достижения требуемого уровня свойств основного металла и сварного шва при вакуумной термической обработке сплава ВТ22М охлаждение необходимо осуществлять с регламентированной скоростью. Требуемая скорость охлаждения обеспечивается за счет напуска в рабочую камеру инертного газа. Охлаждение с температуры второй ступени следует осуществлять до температуры на 100-150°С ниже температуры старения. Свойства сварных соединений исследовали после ступенчатой термической обработки и термической обработки с нагревом в Р-область. Свойства сварных соединений, выполненных со вставкой из сплава ВТ1 -0, исследовали после термической обработки по ступенчатому режиму.

Рис. 3. Установка для вакуумной термической обработки MonoTherm

Термическую обработку (ТО) сварных образцов из сплава ВТ22М осуществляли в вакуумной печи MonoTherm (рис. 3) по следующим режимам:

- режим №1 - (а+Р)-ТО: двойной ступенчатый отжиг с первой ступенью, включающей нагрев до

температуры 700-950°С и выдержку, охлаждение с печью до температуры 600-800°С и контролируемой скоростью охлаждения;

- режим №3 - ß-ТО: ß-отжиг с нагревом до температуры 800-1000°С и контролируемой скоростью охлаждения.

Испытания на растяжение образцов из титанового сплава ВТ22М проводили по ГОСТ 1497 на испытательной машине Zwick/Roell Z400. Испытания на ударный изгиб образцов из титановых сплавов выполняли в соответствии с ГОСТ 9454, испытания на определение вязкости разрушения -по ГОСТ 25.506.

Исследования микроструктуры проводили на оптическом микроскопе Olympus GX51.

Результаты и обсуждение

Результаты испытаний на определение механических свойств при растяжении, на ударную вязкость и вязкость разрушения образцов из штамповок сплава ВТ22М после термообработки по представленным режимам приведены в табл. 1.

На рис. 4 приведены изображения микроструктуры образцов из штамповок сплава ВТ22М после термической обработки по представленным режимам.

После выполнения ЭЛС образцов без термообработки для проведения исследования механических свойств и структуры изготовлены макрошлифы сварных соединений до проведения термической обработки. Изображения макроструктуры сварных образцов представлены на рис. 5. При анализе макроструктуры сварных образцов сварочных дефектов (трещин, пор) не обнаружено.

Результаты испытаний сварных соединений образцов, в том числе после сварки со вставкой из сплава ВТ1-0, а также образцов из основного металла после различных режимов термической обработки приведены в табл. 2.

Таблица 1

Свойства штамповок из сплава ВТ22М после различных режимов термической обработки (ТО)

Условный номер режима ТО Модуль упругости, ГПа ^0,2 1 св S 1 V KCU, кДж/м2 K1a МПа -1м

МПа %

№1 двойной ступенчатый отжиг 119 1100 1160 14,0 30 548 75

118 1140 1190 17,0 27 654 77

118 1070 1140 15,0 28 617 71

Среднее значение 118 1103 1163 15,3 28,3 606 74

№2 двойной отжиг 120 1200 1240 12,5 50,0 280 55

121 1220 1270 10,0 25,0 290 52

120 1230 1280 10,0 28,0 279 63

Среднее значение 120 1217 1263 11,0 34,0 283 56,7

№3 Р-отжиг 116 1210 1300 6,4 5,2 248 85

115 1210 1290 4,0 4,8 567 81

116 1210 1290 4,8 4,4 579 -

Среднее значение 116 1210 1293 5,1 4,8 464,7 83

а) б) в)

Рис. 4. Микроструктура штамповок после термической обработки по режимам ТО1 (а); ТО2 (б) и ТО3 (в)

а) б) в)

Рис. 5. Макроструктура сварных соединений без термической обработки (а) и после термообработки

по режимам (а+Р)-ТО (б) и Р-ТО (в)

Таблица 2

Результаты испытаний на растяжение образцов сварных соединений штамповок из сплава ВТ22М после различных режимов термической обработки (ТО)

Условный номер образца Вид обработки ^0,2 S5 1 V

М Па %

1 ЭЛС+(а+в)-ТО 1100 1050 - -

2 1100 1050 - -

3 1080 1050 - -

Среднее значение 1093 1050 - -

4 ЭЛС+в-ТО 1020 980 - -

5 1040 980 - -

6 1040 990 - -

Среднее значение 1033 983 - -

7 ЭЛС со вставкой из сплава ВТ1-0, (а+в)-ТО 900 820 - -

8 910 840 - -

9 880 800 - -

Среднее значение 896 820 - -

10 Основной металл, (а+в)-ТО 1140 1120 12,5 26,0

11 1130 1100 13,5 25,0

12 1130 1110 15,0 41,0

Среднее значение 1133 1110 13,7 30,7

13 Основной металл, в-ТО 1090 1020 9,6 18,0

14 1090 1020 9,6 18,5

15 1100 1030 11,2 20,5

Среднее значение 1093 1023 10,1 19,0

В соответствии с результатами испытаний наибольшее количество циклов выдерживают образцы, прошедшие термическую обработку по режиму (а+Р)-ТО. Наименьшие результаты получены на образцах из темплета, сваренного со вставкой из сплава ВТ1-0, что является следствием ослабления материала сварного шва.

Микроструктуру сварных образцов из сплава ВТ22М после термической обработки (рис. 6) исследовали методами оптической и растровой микроскопии - представлена микроструктура основного металла, зоны термического влияния (ЗТВ) и сварного шва. Видно, что в случае термической обработки, проводимой полностью в (а+Р)-области, микроструктура ЗТВ состоит из зон со структурой основного металла и переходной зоны с мелкопластинчатой структурой, что является следствием нагрева ЗТВ выше температуры а^Р-перехода при сварке. Микроструктура сварного шва имеет пластинчатое строение.

В случае сварки со вставкой из сплава ВТ1 -0 в сварном шве меняется количественное соотношение а- и р-фаз вследствие уменьшения содержания легирующих элементов - в основном Р-стабилизаторов в металле шва.

В результате проведения термической обработки по выбранным режимам в штамповках из сплава ВТ22М формируется различная микроструктура, что определяет различия в механических свойствах материала. Микроструктуру после термической обработки по режиму №1 (двойной ступенчатый отжиг) можно охарактеризовать как структуру смешанного типа, в которой выделения а-фазы присутствуют в виде пластин и глобулей. В микроструктуре материала штамповок после термической обработки по режиму №2 (двойной

Таблица 3

Результаты испытаний образцов из сварных соединений на ударную вязкость

Условный номер образца Вид обработки КШ, кДж/м2

1 Вертикальный луч, (а+Р)-ТО 344

2 373

3 400

Среднее значение 372

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4 Сварка со вставкой из сплава ВТ1-0, (а+Р)-ТО 301

5 373

6 427

Среднее значение 367

7 Основной металл, (а+Р)-ТО 380

8 501

9 531

Среднее значение 470

10 Вертикальный луч, Р-ТО 394

11 446

12 465

Среднее значение 435

13 Основной металл, Р-ТО 567

14 553

15 513

Среднее значение 544

Из полученных значений следует, что после проведения термической обработки по рассматриваемым режимам, а также в случае сварки с применением вставки из сплава ВТ1-0, прочность сварного соединения составляет:

Термическая обработка Ов, Ов.св, Ов.св/О

(ТО) МПа МПа

(а+Р)-ТО 1133 1093 0,97

Р-ТО 1093 1033 0,95

ЭЛС со вставкой из 1133 896 0,79

сплава ВТ1-0, (а+Р)-ТО

Результаты испытаний образцов из сварных соединений на ударную вязкость представлены в табл. 3.

В табл. 4 приведены результаты испытаний сварных образцов и основного металла на определение вязкости разрушения. Значения К1с удалось определить не на всех испытанных образцах - в ряде случаев получены значения. Ке. Отметим высокие значения К1с=77,5 МПа \м, полученные на основном металле образца из сплава ВТ22М после вакуумной термической обработки. Получение K.Q на испытанных образцах указывает на высокую пластичность материала, в том числе сварных соединений. Значения К1с могут быть получены на данном материале при испытании образцов с большей толщиной.

Выполнены испытания на малоцикловую усталость образцов из прямолинейных сварных темпле-тов, прошедших термическую обработку по режимам (а+Р)-ТО и Р-ТО, и из темплетов, сваренных со вставкой из сплава ВТ1-0, прошедших термическую обработку по режиму (а+Р)-ТО. Испытывали корсетные цилиндрические образцы с К=1,01. Результаты испытаний приведены в табл. 5.

в

Таблица 4

Результаты испытаний сварных прямолинейных образцов на вязкость разрушения

Условный номер образца Вид обработки К К1с

М Па л/м

1 Сварной образец, (а+Р)-ТО - 52

2 - 92

Среднее значение - 72

3 Сварной образец со вставкой из сплава ВТ1-0, (а+Р)-ТО 86 -

4 93 -

Среднее значение 89,5 -

5 Сварной образец, Р-ТО 110 -

6 107 -

Среднее значение 108,5 -

7 Основной металл, Р-ТО 111 -

8 106 -

Среднее значение 108,5 -

9 Основной металл, (а+Р)-ТО - 76

10 - 79

Среднее значение - 77,5

Таблица 5

Результаты испытаний на малоцикловую усталость сварных образцов из сплава ВТ22М (параметры нагружения: f=15 Гц, коэффициент асимметрии й«=0Д; температура испытания 20°С, атах=800 МПа)

Условный номер образца Вид обработки циклов

1 (а+Р)-ТО 200000*

2 200000*

3 200000*

Среднее значение >200000

4 Сварка со вставкой из сплава ВТ1-0, (а+Р)-ТО 13690

5 2900

6 15840

Среднее значение 10810

7 Р-ТО 53650

8 102160

9 170060

Среднее значение 108623

* Образец снят без разрушения.

После (3-ТО

Основной металл ЗТВ Шов

Рис. 6. Микроструктура (оптическая микроскопия) сварных образцов после термической обработки (ТО)

отжиг) практически отсутствуют глобулярные выделения а-фазы, что, вероятно, связано с отсутствием выдержки при температуре Тпп-(100-150)°С. Размер структурных составляющих после термической обработки по режиму №2 меньше, чем по режиму №1, что обуславливает более высокую прочность образцов: ав>1240 МПа при 5>12%. Однако значения вязкости разрушения (К1с) и ударной вязкости (КСи) после термической обработки по режиму №2 значительно ниже, чем после термической обработки по режиму №1.

Образцы, обработанные по режиму №3 (Р-отжиг), с температурой нагрева первой ступени в р-области характеризуются крупными первичными р-зернами с расположенными в них пластинами а-фазы. При испытаниях на растяжение образцы после обработки по режиму №3 обладают высокой прочностью (ав>1290 МПа) и низкой пластичностью (5>4,4%). Однако получаемая структура позволяет обеспечить высокие значения вязкости разрушения материала (К1с>81 МПа л/м ) даже при столь низких значениях относительного удлинения [14]. При термической обработке с нагревом в р-область определяющим фактором, влияющим на механические свойства материала, является скорость охлаждения с температуры р-области. Наиболее целесообразным выглядит проведение термической обработки сплава ВТ22М, включающей нагрев в р-область, с контролем скорости охлаждения, что можно реализовать при проведении вакуумной термической обработки и применении контролируемого напуска инертного газа для обеспечения скоростей охлаждения в заданных диапазонах.

Создание в материале Р-превращенной структуры служит эффективным методом повышения вязкости разрушения [15]. По нашему мнению, наиболее предпочтительным является применение для этой цели завершающей деформации в Р-области. Однако при этом для достижения требуемой морфологии структурных составляющих деформацию в р-области необходимо осуществлять с высокой степенью, что не всегда может быть реализовано. В этом случае для повышения

вязкости разрушения целесообразно рассматривать применение термической обработки с нагревом в р-область.

Полученные результаты испытаний образцов после термической обработки по режиму №2 свидетельствуют о достаточно высокой (в сравнении с аналогами) вязкости разрушения сплава ВТ22М -К1с>52 МПа //м, даже после термической обработки, обеспечивающей прочность ав>1200 МПа (табл. 6).

Результаты испытаний сварных соединений и основного металла после вакуумной термической обработки показывают, что после р-термической обработки прочность сварного соединения и основного металла ниже, чем после термической обработки по ступенчатому режиму. Применение вставки из малолегированного сплава ВТ1-0 снижает прочность сварного соединения более чем на 18%.

Особо обращают на себя внимание результаты испытаний на определение ударной вязкости, приведенные в табл. 3. Образцы на определение ударной вязкости сварных соединений, выполненных со вставкой из сплава ВТ1 -0, при испытаниях показали самые низкие результаты, что, по-видимому, является следствием низкой прочности сварного соединения. Ударная вязкость является комплексной характеристикой, зависящей от совокупности прочностных и пластических свойств материала. Ее величина тем больше, чем выше пластичность и прочность материала [16]. Повышение пластичности и снижение прочности, которые происходят при разбавлении материала шва нелегированным сплавом ВТ1-0, не обеспечивают существенного повышения ударной вязкости.

При этом применение вставки из сплава ВТ1 -0 имеет негативное влияние на прочностные и усталостные характеристики сварного соединения. Как видно из результатов усталостных испытаний, приведенных в табл. 5, сварные образцы со вставкой из сплава ВТ1-0 выдерживают наименьшее число циклов. Наилучшее сопротивление усталостному разрушению демонстрируют образцы сварных соединений после ступенчатой термической обработки, что является классическим результатом.

Таблица 6

Механические свойства сплава ВТ22М и его аналогов

Свойства Минимальные значения физико-механических свойств сплава

ВТ22М VST 5-5-5-3 (закалка+старение)

ступенчатая ТО закалка+старение

а 20° , МПа >1140 >1240 >1230 >1100

20° а о, 2 , МПа >1070 >1200 >1180 >1000

5, % >14,0 >10,0 >7,6 -

у, % >28,0 >25,0 >14,5 -

К1с, МПа -Ш >71,0 >52,0 >41,0 >60

КСи, кДж/м2 >548 >279 >281 -

Заключения

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

- применение термической обработки с нагревом в р-область является целесообразным при наличии требований разработчика изделия к достижению на деталях из сплава ВТ22М повышенных значений вязкости разрушения;

- после термической обработки в р-область наилучшее сочетание свойств достигается при ее проведении в вакуумных печах с контролем скорости охлаждения;

- для сварных соединений ступенчатая термическая обработка, применяемая в настоящее время на авиастроительных предприятиях, является наиболее предпочтительной;

- сравнение полуфабрикатов из сплава ВТ22М после термической обработки для получения высокой прочности (ав>1200 МПа) с высокопроч-

ными сплавами, подвергнутыми аналогичной термообработке для получения близкой прочности, показывает преимущество сплава ВТ22М по значениям вязкости разрушения;

- результаты испытаний образцов сварных соединений сплава ВТ22М, выполненных со вставкой из сплава ВТ1 -0, показали отсутствие преимуществ по значениям ударной вязкости и вязкости разрушения. Прочностные и усталостные характеристики при применении вставки из низколегированных сплавов значительно снижаются. В настоящее время современные установки электронно-лучевой сварки обладают достаточно высокой герметичностью, что позволяет избежать газонасыщения шва и его охрупчивания. По мнению авторов статьи, применение вставки из сплава ВТ1-0 при электронно-лучевой сварке элементов конструкции из сплава ВТ22М является нецелесообразным.

ЛИТЕРАТУРА

1. Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Конструкционные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1974. 368 с.

2. Каблов Е.Н. Тенденции и ориентиры инновационного развития России: сб. научно-информ. материалов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: ВИАМ, 2015. 720 с.

3. Яковлев А.Л., Ночовная Н.А., Путырский С.В., Крохина В.А. Перспективы применения высокопрочного титанового сплава ВТ22 и его модификаций // Титан. 2018. №2 (60). С. 42-47.

4. Яковлев А.Л., Ночовная Н.А. Влияние термической обработки на свойства листов из высокопрочного титанового сплава ВТ23М // Авиационные материалы и технологии. 2013. №4. С. 8-13.

5. Хорев А.И. Фундаментальные и прикладные работы по конструкционным титановым сплавам и перспективные направления их развития // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2013. №2. Ст. 04. URL: http:// www.viam-works.ru (дата обращения: 18.09.2018).

6. Ширяев А.А., Анташев В.Г. Особенности разработки высокопрочного самозакаливающегося высокотехнологичного псевдо-Р-титанового сплава // Авиационные материалы и технологии. 2014. №4. С. 23-30. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-4-23-30.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Дзунович Д.А., Панин П.В., Лукина Е.А., Ширяев А.А. Влияние режимов термической обработки на структуру и свойства сварных крупногабаритных полуфабрикатов из титанового сплава ВТ23 // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2018. №1 (61). Ст. 07. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 03.10.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-1 -7-7.

8. Микляев П.Г., Нешпор Г.С., Кудряшов В.Г. Кинетика разрушения. М.: Металлургия, 1979. 279 с.

9. Каблов Е.Н. Из чего сделать будущее? Материалы нового поколения, технологии их создания и переработки -основа инноваций // Крылья Родины. 2016. №5. С. 8-18.

10. Ерасов В.С., Гриневич А.В., Сеник В.Я., Коновалов В.В., Трунин Ю.П., Нестеренко Г.И. Расчетные значения характеристик прочности авиационных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 14-16.

11. Лясоцкая В.С. Термическая обработка сварных соединений титановых сплавов. М.: Экомет, 2003. 352 с.

12. Хорев А.И. Разработка конструкционных титановых сплавов для изготовления деталей и узлов авиакосмической техники // Сварочное производство. 2009. №3. С. 13-23.

13. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.

14. Плохих А.И., Путырский С.В., Ночовная Н.А., Яковлев А.Л. Исследование структуры и свойств многослойных материалов на основе титановых сплавов // Титан. 2016. №4 (54). С. 42-47.

15. Колачев Б.А., Мальков А.В. Физические основы разрушения титана. М.: Металлургия, 1983. 160 с.

16. Золоторевский В.С. Механические свойства материалов: учеб. для вузов. 2-е изд. М.: Металлургия, 1983. 352 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.