Підвищення механічних характеристик сплаву Т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок

Abstract

Досліджено вплив термомеханічної обробки (ТМО), розробленої для двофазних α+β-титанових сплавів, на мікроструктуру та механічні характеристики нового титанового сплаву Т110. Особливість запропонованого методу в тому, що перед гарячою деформацією обробляють на β-твердий розчин при температурі однофазної β-області з подальшим охолодженням зі строго контрольованою швидкістю, внаслідок чого вдається усунути негативний вплив на кінцеву мікроструктуру вихідної грубої будови α-фази литого матеріалу і сформувати за наступної пластичної деформації при температурі на 50…70°С нижчій за температуру завершення поліморфного перетворення Тβ в сплаві однорідну дисперсну мікроструктуру з наближеною до глобулярної будовою фаз. Завдяки цьому суттєво і одночасно підвищуються характеристики і міцності, і пластичності. Подальша зміцнювальна ТМО з дещо підвищеною температурою нагрівання під гартування забезпечила збільшення міцності до рекордного для стандартних (пічних) методів ТО значення (1366 MPa) за достатнього рівня пластичності. Подібний баланс міцності і пластичності є унікальний для титанових сплавів, що піддаються обробці з використанням стандартних (пічних) методів нагрівання.

Исследовано влияние термомеханической обработки (ТМО), разработанной для двухфазных α+β-титановых сплавов, на микроструктуру и механические свойства нового сплава Т110. Особенность такого подхода в том, что перед горячей пластической деформацией сплав обрабатывают на β-твердый раствор при температуре однофазной β-области с последующим охлаждением со строго контролируемой скоростью, вследствие чего устраняется воздействие исходной грубой пластинчатой структуры α-фазы. Показано, что благодаря последующей ТМО при температуре на 50…70°С ниже температуры завершения полиморфного превращения Тβ в сплаве формируется однородная дисперсная микроструктура с близким к равноосному строением фаз, вследствие чего удается существенно повысить как прочностные, так и пластические характеристики сплава. Последующая упрочняющая термообработка с более высокой температурой нагрева под закалку обеспечила повышение прочности до рекордного для стандартных печных методов нагрева значения (1366 MPa) при достаточном уровне пластических свойств. Подобный баланс прочности и пластичности является уникальным для титановых сплавов, подвергнутых обработке с использованием стандартных (печных) методов нагрева.

The influence of thermo-mechanical processing previously developed for two-phase α+β-titanium alloys on the T110 alloy microstructure and mechanical properties is studied. A specific feature of this approach consists in solid solution treatment at a temperature of single-phase β-field with subsequent cooling with a strongly controlled rate. This preliminary treatment resulted in elimination of the negative influence of the initial coarse laminar microstructure of the α-phase. It is shown that owing to such optimal thermo-mechanical treatment (at a temperature lower by 50…70°С of the performed polymorphous Тβ transformation) a disperse inhomogeneous structure with a phase structure close to the equiaxial phase structure is formed. As a result the strength and plasticity characteristics of the alloy are significantly improved. Additional hardening (STA) heat treatment, which includes solid solutioning before quenching at a temperature very close to β-transus, ensured the increase in the ultimate tensile strength up to 1366 MPa that is accompanied by the sufficient level of plasticity. Such a balance of strength and plasticity is unique for titanium alloys heat treated with the conventional (furnace) methods of heating.