Фазовые превращения в титановых сплавах.

Полиморфное превращение β->α может иметь два механизма:диффу­зионный и бездиффузионный( мартенситный).При небольшом переохлаждении относительно равновесной Т полиморф­ного превращения реализуется диффузионный механизм и образуется поли­эдрическая структура α-твердого раствора либо эвтектоид(α+TiX) (в зависимости ДС Ti-л.э.). Кстати,эвтектоидная смесь в титановых сплавах обладает повышенной хрупкостью. При значительном переохлаждении(ниже точки Мн) реализуется мартенситный механизм и образуется игольчатая мартенситная структура- α’.

Титановый мартенсит обладает невысокой твердостью, а пластичностью мало отличается от исходной В-фазы. Кристаллическая структура фаз α-иα’ ГПУ, однако мартенсит обладает искаженной решеткой, т.к. явля­ется персыщенным твердым раствором.

Л.э., снижающие Т интервал полиморфного превращения β->α(β-стабилизаторы), естественно,понижают и Т интервал мартенситного превра­щения(Мн-Мк) и способствуют получению меньшего количества мартенсита в структуре (увеличивая количество В-фазы).

При высоком содержании β-стабилизаторов(более сКр)В-твердый раствор будет охлаждаться до комнатной Т без превращения-т.к.Тполиморфного превращения снижается до отрицательных Т.

Характер превращения β-фазы можно описать диаграммами изотермии-­ ческого распада.

Структуры титановых сплавов (влияние скорости охлаждения и степени легирования сплава).

В сплавах левее точки cl - α’-фаза является ненасыщенным раство­ром,а между точками cl и с2 пересыщенным твердым раствором(л.э. в α-Ti) с искаженной решеткойГПУ. С увеличением концентрации л.э. происходит плавное изменение пара­метров решетки мартенсита(перестройка гексагональной решетки в ромби­ческую):α’->α". (Металлографически фазы не различаются). α"-фаза является сильно пересыщенным твердым раствором(в α-Ti). В сплавах между точками с2 и сКр при охлаждении до комнатной Т мартенситное превращение не идет до конца и наряду с мартенситной фа­зой α'(α") имеется β остаточное. В сплавах правее точки сКр- при охлаждении до комнатной Т мар­тенситное превращение вообще не происходит. При этом в сплавах,лежащих между точками с4 и с5,фиксируется метастабильная β-фаза. В сплавах правее точки с5 при любой обработке сохраняется стабиль­ная В-фаза. В сплавах,близких по составу к критической концентрации сКр,при закалке образуется ω-фаза,которая сильно охрупчивает сплав.

ТО титановых сплавов

Рекристаллизационный отжиг титана и его сплавов проводят при 700-800°С,что значительно превосходит Трекристаллизации(500°С).Эта Т позволяет быстро устранить наклеп. Проводят закалку и отпуск(старение)двухфазных сплавов титана.

При закалке нагрев ведут до Т не выше границы α+β/β из-за сильной склонности к росту β-зерен.

Изменение свойств дает только распад β-фазы,поэтому ТО не подвер­гаются сплавы с α-и псевдо-α структурой. Упрочняющему старению подвергают сплавы,в структуре которых име­ется метастабильная β-фаза.

Тстарения д.б. выше 500С, во избежание образования хрупкой ω-фазы. ω-фаза выделяется из β-фазы при Т 450-500°С.При более высоких Т выделяется пластичная α-фаза.Наиболее важна ТО,в результате которой измельчается зерно при фа­зовой перекристаллизации и повышаются пластические свойства. Для повышения износоустойивости титановые сплавы подвергают азоти­рованию.