Что происходит при старении?

При нагреве закаленных титановых сплавов происходит рас­пад α'-фазы, α"-фазы, и метастабильной β(ω)-фазы.

Если при нагреве закаленного титанового сплава происходит распад мартенсита: из a¢- и a²-фаз выделяются дисперсная b-фаза или интерметаллидная фаза - TiX, то говорят об отпуске сплава. Если при нагреве закаленного титанового сплава распадается метастабильная β(ω)-фаза, то говорят о старении.

 Во время старение сплавов с метастабильной β(ω)-структурой при низких температурах (300 – 350ºC) образуется когерентная решетке β-твердого раствора ω-фаза (например, TiCr2), охрупчивающая сплавы. Поэтому старение во избежание сильного охрупчивания, связанного с образованием метастабильной промежуточной ω-фазы, производится при более высокой температуре 500-550°C. В результате высокотемпературного старения из метастабильной β(ω)- фазы выделяется дисперсная α-фаза, повышающая прочность при сохранении достаточной пластичности.

С какой целью производят азотирование титановых сплавов?

     Титановые сплавы обладают низкими антифрикционными свойствами: высокий коэффициент трения, большой износ при трении, склонность к задирам и холодному схватыванию. Для повышения износостойкости их подвергают азотированию.

Каков режим азотирования?

Азотирование проводят в среде сухого, очищенного от кислорода, азота. Оно повышает поверхностную твердость, износостойкость, жаропрочность и жаростойкость, тогда как азотирование в аммиаке способствует охрупчиванию в результате насыщения водородом. Азотируют при температуре около 850-950 °С, длительностью процесса до 50 ч.

Какая структура азотированного слоя, глубина и твердость?

В результате азотирования на поверхности образуются тонкий нитридный слой и обогащенный азотом

 a-твердый раствор. Толщина нитридного слоя равна 0,06-0,2 мм, HV 12000. Глубина слоя обогащенного азотом a-твердого раствора равна 0,1-0,15 мм,, HV 5000-8000. Для устранения хрупкого нитридного слоя рекомендуется проводить вакуумный отжиг (при температуре 800-900 °С).

Какие виды поверхностного упрочнения титановых сплавов проводят для повышения жаростойкости?

Для повышения жаростойкости титановые сплавы подвергают силицированию и другим видам диффузионной металлизации.

Классификация титановых сплавов.

Что принято за основу классификации титановых сплавов?

Соотношение a- и b-фаз и особенности структурных превращений, происходящих при их термообработке, приняты за основу классификации промышленных титановых сплавов.

Отдельные группы титановых сплавов различаются по величине условного коэффициента стабилизации К_β, который показывает отношение содержания β-стабилизирующего легирующего элемента к его содержанию в сплаве критического состава. При содержании в сплаве нескольких β-стабилизирующих элементов их К_β суммируется.

Охарактеризуйте сплавы с a-структурой? Назовите марки сплавов с a-структурой.

Сплавы с a-структурой (ВТ1, ВТ5) характеризуются невысокой прочностью при комнатной температуре. Поскольку a-стабилизаторы значительно повышают температуру полиморфного превращения, в сплавах с устойчивой a-структурой полиморфное a«b-превращение происходит при высоких температурах, когда реализуется нормальный механизм полиморфного превращения. Переохладить b-фазу до низких температур, при которых возможно мартенситное превращение, в этих сплавах не удается даже при очень больших скоростях. Поэтому сплавы с устойчивой a-структурой нельзя упрочнять термической обработкой.

Недостатком этих сплавов является низкая технологическая пластичность, а достоинством – хорошая свариваемость и высокие механические свойства при криогенных температурах.

С целью улучшения механических свойств сплавов с a-структурой их дополнительно легируют небольшим количеством олова, циркония и марганца. Добавка олова вызывает увеличение ударной вязкости повышает жаропрочность технологические свойства. К таким сплавам относится сплав ВТ5-1. Изделия из сплава ВТ5-1могут длительное время работать при температурах до 500 ºC и кратковременно (в течение нескольких минут) при температурах 900 ºC.

Охарактеризуйте псевдо-a-сплавы? Назовите марки псевдо-a-сплавов.

 Псевдо-a-сплавы (ОТ4,ОТ4-1) сохраняя достоинства a-сплавов, благодаря присутствию небольших количеств b-фазы (до 5%) имеют более высокую технологическую пластичность и хорошо обрабатываются давлением. Добавки марганца повышают теплопроводность и свариваемость.

5.4.4. Охарактеризуйте двухфазные (a+b)-сплавы? Назовите марки двухфазных (a+b)-сплавов.

Двухфазные (a+b) -сплавы (ВТ6, ВТ14,ВТ22) характеризуются наилучшим сочетанием механических и технологических свойств. Упрочняющая термическая обработка (закалка + старение) применима только к сплавам с (a+b)-структурой, но их свариваемость хуже однофазных сплавов. Увеличение количества b-фазы в этих сплавах до 50% обеспечивает им самую высокую прочность этой группы сплавов как в отожженном, так и в закаленном состояниях.Сплав ВТ6 применяется для деталей машин и элементов конструкций, работающих при температуре 450 - 500ºC.

Охарактеризуйте однофазные b-сплавы? Назовите марки однофазных b-сплавов.

    Однофазные b-сплавы отличаются высокой коррозионной стойкостью. Сплав 4201 может заменить благородные металлы – золото, платину. Эти сплавы применяются сравнительно редко. Это связано с необходимостью легирования их большим количеством имеющих высокую стоимость элементов V, Mo, Nb, понижающих удельную прочность сплавов из-за их высокой плотности

Охарактеризуйте механические свойства деформируемых титановых сплавов.