Підвищення механічних характеристик сплаву Т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок
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 однофаз...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2012
|
| Назва видання: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/139634 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Підвищення механічних характеристик сплаву Т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок / П.Є. Марковський, О.Г. Моляр // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2012. — Т. 48, № 3. — С. 66-71. — Бібліогр.: 13 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-139634 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1396342018-06-21T03:05:01Z Підвищення механічних характеристик сплаву Т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок Марковський, П.Є. Моляр, О.Г. 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. 2012 Article Підвищення механічних характеристик сплаву Т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок / П.Є. Марковський, О.Г. Моляр // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2012. — Т. 48, № 3. — С. 66-71. — Бібліогр.: 13 назв. — укp. 0430-6252 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/139634 669.295 uk Фізико-хімічна механіка матеріалів Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
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. |
| format |
Article |
| author |
Марковський, П.Є. Моляр, О.Г. |
| spellingShingle |
Марковський, П.Є. Моляр, О.Г. Підвищення механічних характеристик сплаву Т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| author_facet |
Марковський, П.Є. Моляр, О.Г. |
| author_sort |
Марковський, П.Є. |
| title |
Підвищення механічних характеристик сплаву Т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок |
| title_short |
Підвищення механічних характеристик сплаву Т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок |
| title_full |
Підвищення механічних характеристик сплаву Т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок |
| title_fullStr |
Підвищення механічних характеристик сплаву Т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок |
| title_full_unstemmed |
Підвищення механічних характеристик сплаву Т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок |
| title_sort |
підвищення механічних характеристик сплаву т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/139634 |
| citation_txt |
Підвищення механічних характеристик сплаву Т110 шляхом оптимізації термомеханічної і термічної обробок / П.Є. Марковський, О.Г. Моляр // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2012. — Т. 48, № 3. — С. 66-71. — Бібліогр.: 13 назв. — укp. |
| series |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| work_keys_str_mv |
AT markovsʹkijpê pídviŝennâmehaníčnihharakteristiksplavut110šlâhomoptimízacíítermomehaníčnoíítermíčnoíobrobok AT molârog pídviŝennâmehaníčnihharakteristiksplavut110šlâhomoptimízacíítermomehaníčnoíítermíčnoíobrobok |
| first_indexed |
2025-07-10T08:42:19Z |
| last_indexed |
2025-07-10T08:42:19Z |
| _version_ |
1837248749415432192 |
| fulltext |
66
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2012. – ¹ 3. – Physicochemical Mechanics of Materials
УДК 669.295
ПІДВИЩЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СПЛАВУ Т110
ШЛЯХОМ ОПТИМІЗАЦІЇ ТЕРМОМЕХАНІЧНОЇ
І ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБОК
П. Є. МАРКОВСЬКИЙ, О. Г. МОЛЯР
Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, Київ
Досліджено вплив термомеханічної обробки (ТМО), розробленої для двофазних
α+β-титанових сплавів, на мікроструктуру та механічні характеристики нового ти-
танового сплаву Т110. Особливість запропонованого методу в тому, що перед гаря-
чою деформацією обробляють на β-твердий розчин при температурі однофазної
β-області з подальшим охолодженням зі строго контрольованою швидкістю, внаслі-
док чого вдається усунути негативний вплив на кінцеву мікроструктуру вихідної
грубої будови α-фази литого матеріалу і сформувати за наступної пластичної дефор-
мації при температурі на 50…70°С нижчій за температуру завершення поліморфно-
го перетворення Тβ в сплаві однорідну дисперсну мікроструктуру з наближеною до
глобулярної будовою фаз. Завдяки цьому суттєво і одночасно підвищуються харак-
теристики і міцності, і пластичності. Подальша зміцнювальна ТМО з дещо підвище-
ною температурою нагрівання під гартування забезпечила збільшення міцності до
рекордного для стандартних (пічних) методів ТО значення (1366 MPa) за достатньо-
го рівня пластичності. Подібний баланс міцності і пластичності є унікальний для
титанових сплавів, що піддаються обробці з використанням стандартних (пічних)
методів нагрівання.
Ключові слова: високоміцні титанові сплави, міцність і пластичність, термоме-
ханічна і термічна обробки.
Сплави на основі титану – унікальний конструкційний матеріал для багатьох
галузей, серед яких особливе місце займає авіакосмічне машинобудування, де
найстрогіші вимоги до питомої міцності [1, 2]. Міцність титанових сплавів, окрім
їх хімічного складу, задають певні фази і мікроструктура, які, в свою чергу, фор-
муються, починаючи від виплавляння виливків до фінальної термічної обробки
(ТО) готових виробів [2, 3]. Важливим структуротвірним чинником є термомеха-
нічна обробка (ТМО), яка повністю відповідає за розмір β-зерен і кристалогра-
фічну текстуру та разом із ТО визначає морфологію і дисперсність внутрішньо-
зеренної будови цих сплавів. Остаточні значення механічних і експлуатаційних
характеристик титанових виробів також залежать від деяких специфічних власти-
востей, зокрема здатності до зварювання, яку визначає хімічний склад сплавів і
яка досить часто не задовольняє вимоги конструкторів [4]. Враховуючи ці вимо-
ги, співробітники Інституту електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України і
ДП “АНТОНОВ” розробили новий титановий сплав Т110 (до 6 wt.% Al, 3,5...4,8 Nb,
0,3...0,8 Zr, 1,5...2,5 Fe, 0,8...1,8 Mo, 0,8...2,0 V, решта – Ti), який має поєднувати
високу здатність до зварювання з таким балансом механічних характеристик, ко-
ли границя міцності зварюваних виробів в усіх зонах буде не нижче 110 kg/mm2
[5, 6]. Загальний рівень його легованості, згідно зі загальноприйнятим співвідно-
шенням [7], може за максимального вмісту β-стабілізаторів досягати 10,6 wt.% у
Контактна особа: О. Г. МОЛЯР, e-mail: molyar@imp.kiev.ua
67
молібденовому еквіваленті. Отже, застосовуючи оптимізовані режими термоме-
ханічної і термічної обробок, можна отримати суттєво вищі, ніж заявлені автора-
ми, механічні характеристики [8, 9]. Тому оцінювали потенціал підвищення ме-
ханічних характеристик цього сплаву за оптимізації режимів ТМО і ТО.
Матеріал і методика. Випробовували плиту товщиною 12 mm зі сплаву Т110,
отриманого методом електронно-променевого плавлення і вальцьованого на
Науково-виробничому підприємстві “Титан” (НВП “Титан”) при ІЕЗ ім. Є. О. Па-
тона. Сплав мав такий хімічний склад: 5,2 wt.% Al, 3,6 Nb, 1,7 Fe, 0,9 Mo, 1,0 V,
0,4 Zr, решта – Ті, тобто вміст елементів, що стабілізували β-фазу, був мінімаль-
ний, через що молібденовий еквівалент становив всього 7,51 wt.%. З плити вирі-
зали зразки розміром 10×12×60 mm, щоб дослідити мікроструктуру і фазовий
склад, а також виконували ТО [10] і випробовували на розтяг у вихідному (див.
таблицю, стан № 1) і термічно зміцненому (стан № 2) станах. З іншої її частини
вирізали зразки розмірами 12×12×80 mm, які піддавали ТМО згідно з режимами,
описаними раніше [8]. Вона полягала у попередній обробці на твердий β-розчин
при 1000°С, 40 min, наступному контрольованому охолодженні і вальцюванні у
профільних вальцях при температурі на 50...80°С нижчій за температуру завер-
шення поліморфного перетворення (Тβ) до діаметра 8 mm; загальна деформація
тут 65%. Далі зразки відпалювали при 800°С упродовж 2 h (стан № 3). Частину їх
термічно зміцнювали (стан № 4) у печі електроопору з повітряною атмосферою.
Мікроструктуру сплаву досліджували металографічним методом на мікроскопі
OLYMPUS ІХ70, фазовий склад – на дифрактометрі STADI, випробовували згід-
но зі стандартом АSТМ Е8М циліндричні зразки з діаметром 4 mm і довжиною
робочої частини 25 mm на машині INSTRON-3376, використовуючи щонаймен-
ше три зразки кожного стану.
Механічні властивості сплаву Т110 у різних структурних станах
№
за/п Стан (обробка) σ0,2, МPа σВ, МPа δuniform., % δtotal., % ψ, %
1 Вихідний стан 896±12 958±14 8,4±0,5 18,4±0,8 56,0±8,2
2
Вихідний стан +
+ зміцнювальна ТО
(850°С, 40 min, гартування
у воді +550°С, 6 h)
1122±11 1205±12 3,5±0,4 9,0±0,7 32,9±7,8
3
ТМО (за режимом,
розробленим у ІМФ) +
+ відпал 800°С, 2 h
1016±4,5 1075±0,5 10,67±0,2 21,56±0,4 58,5±0,1
4
ТМО за режимом № 3 +
+ термічне зміцнення
(880°С, 40 min, гартування
у воді +550°С, 6 h)
1294±0,0 1366±1,4 4,53±0,1 9,6±0,3 19,8±2,6
Результати та їх обговорення. Мікроструктурі сплаву після вальцювання,
виконаного на НВП “Титан”, властиві суттєво деформовані, але подрібнені під
час вальцювання лише частково великі пластини α-фази в межах нерекристалізо-
ваних великих зерен β-фази, які утворилися ще під час кристалізації виливка
(рис. 1а). Подібну мікроструктуру мають литі титанові двофазні α+β-сплави, де-
формовані при температурах верхньої частини α+β-області (дещо нижче темпе-
ратури завершення поліморфного перетворення Тβ) зі ступенями деформації не
68
більше 60...70% [11, 12]. Такому мікроструктурному стану притаманний відносно
низький рівень механічних характеристик (див. таблицю, п. 1), коли границя міц-
ності σВ не досягає 110 kg/mm2 (1078 MPa). Зміцнювальна ТО як перший етап
охоплювала нагрівання до температур верхньої частини двофазної α+β-області і
гартування, що не дає можливості принципово змінити мікроструктуру сплаву.
Після остаточного старіння виявлено великі первинні частки пластинчастої
α-фази (її кількість досягає ∼45%), між якими знаходиться відповідальна за ефект
зміцнення дисперсна суміш α+β-фаз (рис. 1b). Через невелику частку другого
структурного складника в загальному об’ємі матеріалу (∼55%) вдалося підвищи-
ти міцність лише на 247 MPa проти вихідного деформованого стану, а несприят-
лива пластинчаста морфологія первинної α-фази і великий розмір β-зерен при-
звели до відносно низьких показників пластичності (п. 2 у таблиці).
Рис. 1. Мікроструктура сплаву Т110
після вальцювання, виконаного
на НВП “Титан” при ІЕЗ (a);
наступної зміцнювальної термообробки
за запропонованим режимом (b); обробки
на твердий β-розчин (1000°С, 40 min)
з подальшим охолодженням зі швидкістю
∼70°С/s (с); наступної ТМО, виконаної
за запропонованим режимом в ІМФ (d),
і після зміцнювальної термообробки
за запропонованим режимом (e).
Fig. 1. Microstructure of T110 alloy after casting and rolling performed at SPC “Titan”
of E. O. Paton Institute for Electric Welding, NASU (a); additional thermal strengthening
by the proposed conditions (b); additional β-solid solution treatment (1000°С, 40 min),
followed by cooling with a rate of ∼70°С/s (c); thermomechanical processing
(880°C with 65% reduction), proposed by IMPh NASU (d);
and after thermal strengthening by the proposed condition (e).
69
Відомо [2, 3], що для підвищення характеристик міцності і пластичності ти-
танових сплавів потрібна одночасна трансформація пластинчастої α-фази в гло-
булярну та рекристалізація β-зерен з утворенням α+β-мікроструктури рівновісно-
го типу. Якщо за вихідний стан використовувати грубозернисту пластинчасту
мікроструктуру литого матеріалу, цього можна досягнути тільки багатостадій-
ною ТМО зі загальною пластичною деформацією понад 80%. Інтенсифікувати
трансформацію подібної вихідної мікроструктури в глобулярну можна за розроб-
леним у ІМФ НАН України підходом [8]: обробка на β-твердий розчин при тем-
пературах однофазної β-області. Так вдається розчинити масивну пластинчасту
α-фазу і усунути негативний вплив вихідної мікроструктури. Подальше контро-
льоване охолодження зі швидкістю ∼70°С/s внаслідок розпаду високотемператур-
ної метастабільної β-фази за особливим механізмом, коли мартенситне перетво-
рення протікає з частковою участю дифузійних процесів перерозподілу легуваль-
них елементів [13], призводить до формування високодисперсної α′+α″-мікро-
структури, яка не успадковує морфології будови фаз вихідного стану (див. рис.
1а і с). Подальша ТМО при 800°С із загальним ступенем деформації всього 65%
зумовила дисперснішу і одноріднішу мікроструктуру, більш наближену до рівно-
вісної (рис. 1d). Подібна трансформація мікроструктури сплаву дала можливість
одночасно підвищити і характеристики міцності (на 120 MPa), і пластичності по-
рівняно з вихідним станом (порівняй пп. 3 і 1 у таблиці). Зауважимо, що кращий
результат можна було б отримати за більшого ступеня деформації, але в нашому
випадку вона обмежена 65% через недостатню товщину вихідної плити.
Температура нагрівання сплаву під гартування (850°С), обрана авторами з
міркувань мінімального зниження характеристик пластичності, є занадто відда-
лена від його температури Тβ. Наслідком цього є відносно велика частка не задія-
ної у термозміцненні залишкової первинної α-фази і, як результат, порівняно
невеликий приріст міцності. Оскільки після ТМО сплав мав більший “запас плас-
тичності”, застосували температуру нагрівання під гартування, ближчу до Тβ
(880°С), через що вдалося зменшити вміст частки первинної α-фази до ∼35%.
Завдяки цьому границя міцності підвищилась до 1366 MPa за цілком достатньої
пластичності. Слід також зауважити, що внаслідок такої зміцнювальної термооб-
робки границю міцності підвищили на 291 MPa порівняно з деформованим і від-
паленим станами (п. 4 проти п. 3 у таблиці), у той час як стандартна ТО забезпе-
чила приріст 247 MPa за фактично однакової пластичності (п. 2 проти п. 1). При-
ріст міцності вихідного сплаву (п. 1 у таблиці) після ТО становив 408 MPa, при-
чому як абсолютне значення міцності, так і її приріст – надзвичайно високий ре-
зультат для титанових сплавів після стандартної (пічної) зміцнювальної ТО [1–3].
Рис. 2. Типові інженерні криві розтягу
зразків сплаву Т110 після термозміцнення:
1, 2 – у станах № 2 і 4
(див. таблицю).
Fig. 2. Typical engineering stress-strain
curves for thermal hardened specimens
of T110 alloy: 1, 2 – conditions № 2 and 4
(see the Table).
Порівнянням інженерних кривих розтягу зразків, підданих термозміцненню
(рис. 2), встановлено, що сплав після запропонованих режимів ТМО і ТО не тіль-
70
ки має вищі міцнісні параметри, але й у ньому однорідніша пластична деформа-
ція в усьому діапазоні напружень, тобто менш схильний до її локалізації, ніж
матеріал після стандартної обробки. Запропоновані режими ТМО і зміцнювальна
ТО не тільки істотно підвищують міцність і пластичність проти застосованих ви-
робниками сплаву обробок, але й суттєво, інколи навіть на порядок, зменшують
статистичний розкид їх значень. Раніше [8] це пояснювали формуванням як дис-
перснішої, так і одноріднішої за розмірами фазових складників мікроструктури.
ВИСНОВКИ
Встановлено, що, оптимізуючи режими термомеханічної і термічної обро-
бок, можна суттєво поліпшити мікроструктуру і механічні характеристики ново-
го титанового сплаву Т110. Запропонована ТМО охоплює попередню обробку на
твердий β-розчин при температурах однофазної β-області з подальшим контро-
льованим охолодженням з певною швидкістю, що дає можливість усунути нега-
тивний вплив грубої вихідної мікроструктури виливки і за подальшої гарячої
пластичної деформації сформувати у сплаві наближену до глобулярної однорідну
дисперсну мікроструктуру. Наслідком цього є одночасне суттєве підвищення ха-
рактеристик і міцності, і пластичності. Завдяки цьому вдається під час наступної
термообробки максимально наблизити температуру нагрівання під гартування до
температури завершення поліморфного перетворення, а отже, досягти після оста-
точного старіння надзвичайно високої міцності (σВ = 1366 MPa) за достатніх ха-
рактеристик пластичності. Особливістю отриманих після оптимізованих ТМО і
ТО мікроструктурних станів є мінімальний статистичний розкид значень меха-
нічних характеристик.
РЕЗЮМЕ. Исследовано влияние термомеханической обработки (ТМО), разработан-
ной для двухфазных α+β-титановых сплавов, на микроструктуру и механические свойс-
тва нового сплава Т110. Особенность такого подхода в том, что перед горячей пластичес-
кой деформацией сплав обрабатывают на β-твердый раствор при температуре однофазной
β-области с последующим охлаждением со строго контролируемой скоростью, вслед-
ствие чего устраняется воздействие исходной грубой пластинчатой структуры α-фазы.
Показано, что благодаря последующей ТМО при температуре на 50…70°С ниже темпера-
туры завершения полиморфного превращения Тβ в сплаве формируется однородная дис-
персная микроструктура с близким к равноосному строением фаз, вследствие чего удает-
ся 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 мето-
дов нагрева значения (1366 MPa) при достаточном уровне пластических свойств. Подоб-
ный баланс прочности и пластичности является уникальным для титановых сплавов, под-
вергнутых обработке с использованием стандартных (печных) методов нагрева.
SUMMARY. 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 micro-
structure 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.
71
1. Цвиккер У. Титан и его сплавы. – М.: Металлургия, 1979. – 512 с.
2. Lutjering G. and Williams J. C. Titanium. – Berlin: Springer, 2003. – 289 р.
3. Металлография титановых сплавов / Е. А. Борисова, Г. А. Бочвар, М. Я. Брун и др.
– М.: Металлургия. 1980. – 464 c.
4. Лясоцкая В. С. Термическая обработка сварных соединений титановых сплавов. – М.:
Металлургия, 2003. – 352 c.
5. Утомне руйнування зварних зразків зі сплаву Т110 / Є. В. Аболіхіна, С. Л. Антонюк,
О. Г. Моляр, В. М. Замков // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2004. – № 4. – С. 89–91.
(Abolikhina E. V., Antonyuk S. L., Molyar A. G., and Zamkov V. N. Fatigue Fracture of
Welded Specimens Made of T110 Alloy // Materials Science. – 2004. – № 4. – P. 535–538.)
6. Патент України № 40087. Високоміцний титановий сплав / В. М. Замков, В. П. То-
польский, М. П. Тригуб та ін. – Опубл. 16.06.2003 в бюл. “Промислова власність”.
– 2003. – № 6.
7. Bania P. J. Beta Titanium Alloys and their Role in the Titanium Industry // Beta Titanium
Alloys in the 90’s. – TMS Publications, Warrendale, PA, 1993. – P. 3–14.
8. Патент України № 22693. Спосіб термомеханічної обробки високоміцних титанових
сплавів / О. М. Івасишин, П. Е. Марковський, О. Г. Моляр, Ю. В. Матвійчук. – Опубл.
13.12.2006 в бюл. “Промислова власність”. – 2007. – № 5.
9. Марковский П. Е. Высокопрочные структурные состояния в титановых сплавах, под-
вергнутых интенсивному термическому воздействию (обзор) // Металлофизика и но-
вейшие технологии. – 2009. – № 4. – C. 511–535.
10. Упрочняющая термическая обработка, механические характеристики и структура сва-
риваемого высокопрочного титанового сплава Т110 / В. Н. Замков, В. Ф. Топольский,
В. А. Трофимов и др. // “Титан-2005 в СНГ”. – К.: Изд. ИМФ НАН Украины, 2005.
– С. 198–208.
11. Semiatin S. L. , Seetharaman V., and Weiss I. The thermomechanical processing of alpha/
beta titanium alloys // J. of Metals. – 1996. – № 6. – P. 33–39.
12. Microstructure, Texture, and Mechanical Properties of Electron-Beam Melted Ti–6Al–4V
/ A. N. Kalinyuk, N. P. Trigub, V. N. Zamkov et al. // Mater. Sci. & Engng. – 2003. – № 1–2.
– P. 1781–88.
13. Роль скорости охлаждения в формировании структуры титановых сплавов, термо-
упрочненных с неполной гомогенизацией β-фазы / В. Н. Гриднев, О. М. Ивасишин,
П. Е. Марковский, В. Л. Свечников // Металлофизика. – 1985. – № 3. – С. 37–44.
Одержано 01.02.2012
|