книги / Прогнозирование прочности и анизотропного состояния деформированных конструкционных материалов

В этот перечень не включено влияние на анизотропию фазо­

вого состава сплава, так как объектами нашего рассмотрения яв­

ко холоднокатаные и затем отожженные листы, вероятно, с разви­ той текстурой рекристаллизации. Экспериментальные данные авто­ ра настоящей работы далее покажут, что эта тенденция сохраня­ ется и при наличии более резориентированного материала горяче­ катаных листов.

Механическая анизотропия, связанная с наличием острых не­

металлических включений, в горячекатаных титановых листах не может иметь места на современном уровне чистоты сплавов тита­ на в условиях цромшшеиного производства. Включения гидридов титана, образующиеся при попадании в процессе обработки в ти­ тан водорода, имеют склонность вытягиваться перпендикулярно на­ правлению прокатки, но такие ориентированные включения гидри­ дов наблюдались лишь в холоднокатанном <х-титане [148]. К тому же постепенное совершенствование технологии горячей обработки давлением слитков и заготовок из титановых сплавов (защита их от гаэокасыщения при нагреве, внедрение индукционного нагрева,

титановых горячекатаных листов по механичеоким свойствам оста­ ется, по-видимому, наличие в металле ориентировашшх структур­ но-химических неоднородностей, а также микродофектов.

тического течения, частично "залечиваются" в процессе дальней­

металлах и сплавах при прочих равных условиях бывает различной

возникновению неоднородной структуры, что обязательно вызывает неоднородность физико-механических свойств материала [1 4 ]. По­ этому основное внимание в настоящей работе уделено исследова­ нию влияния различных факторов, формирующих структурно-химиче­

и T i - A l - V .

Ориентируясь на выполнение этой задачи, рассмотрим теперь кратко литературу по вопросу исследования структуры и механи-

горячей обработке давлением титановых сплавов вследствие обра­

йот, а также из результатов исследований, специально поставлен­

Обязательным требованием технологии горячей обработки да­ влением, приводящей к получению мелкозернистого металла без рг хрупкости, является осуществление достаточно большого объема деформации на заключительной стадии обработки при температурах, когда титановый of-сплав уже находится в «-состоянии [13, 41]. При этом происходит эффективное измельчение структуры и разру­ шение контуров бывших jS-зерен, обусловливающих ^-хрупкость сплава. После такой обработки давлением металл подвергается рвкристаплпзационному отжигу. Однако, как показал опыт производ­ ства горячекатаных листов из титанового « -сп лава [41], чем тол­ ще лист, тем слабее проявляется указанное улучшающее воздейст­ вие на структуру и свойства металла одной только деформации в «-состоянии на заключительной стадии горячей прокатки.

Для получения равномерной мелкозернистой структуры метал­ ла в. более широком диапазоне толщин с целью уменьшения анизо­ тропии механических свойств и повышения их среднего уровня (за счет приближения минимальных значений характеристик к макси­ мальным) можно при обработке давлением титановых «-сплавов со­ четать рекристаллизацию с фазовой пере]фисталлизацией металла [65]. Подобная технология давно используется нри горячей обра­ ботке стали [4, £5, 100].

Измельчение структуры при фазовой перекристаллизации реа­ лизуется в результате внутрифазового наклепа благодаря объем­ ному эффекту фазового превращения и некоторого несо&лкщения при

ло 2%, и тогда напряжения (фазовый наклеп) в титане должны до­ стигать значений, близких к напряжениям для стали. Заметим,что до этой работы было опубликовано .несколько экспериментальных ис­

зотропии деформированного металла и повышению его однородности после фазовой перэ!фисталлиэации вследствие некоторого выравни­ вания исходного неоднородного химического состава. Исходная не­ однородность состава обычно имеет место благодаря склонности высокопрочных титановых сплавов к внутризеренной и межкристал­ лической ликвации [4 1 ].

Эффект измельчения структуры титанового сплава с помощью фазовой перекристаллизации может быть достигнут в результате нагрева предварительно деформированного металла с грубо полос­ чатой структурой выше верхней критической точки. Механизм из­ мельчения структуры при фазовой перекристаллизации принципиаль­ но тот же, что и при реедисталлизации. Величина новых зерен, образовавшихся при фазовой перекристаллизации металла, должна зависеть от условий предварительной горячей обработки давлени­ ем и перекристаллиэационного отжига.

Но в результате перекристаллиэационного отжига титан при­ обретает р-хрупкость. Для устранения последней за фазовой пе­ рекристаллизацией обязательно должна следовать заключительная обработка давлением в «-области с последующим рекрнсталлизационкым отжигом.

Таким образом, промежуточный перекристаллизационный отжиг не исключает, а напротив, необходимо обусловливает проведение после него всех операций описанного выше технологического про­ цесса, разработанного с целью получения однородной мелкозерни­ стой рекристаллизованной отруктуры. И лишь в том случае, когда одного ооновного технологического процесса оказывается недоста­ точно, следует вводить дополнительную операцию перекристаллизационного отжига металла, предварительно деформированного пу­ тем горячей обработки давлением.

В последнем случае технология получается весьма сложной. Все условия проведения кавдой из перечисленных операций горя­ чей обработки давлением и термообработки должны влиять на ко­ нечный результат. Рациональное их соотношение, которое дает же-

бираться опытным путем для каждой марки сплава отдельно.

§ 5 .2 . Величина и характер анизотропии физико-механических свойств горячекатаных титановых листов

Производственный опыт и результаты технологических иссле­ дований , которце обсуждались в первом параграфе этой главы, по­ казывают, что реализация различных технологических схем изго­

двух характерных макроструктур металла листов в отожженом пос-

Рис .15. Зависимость относительного сужения от направле­ ния испытания (обозначения см: ка рис. 14}.

ле прокатки состоянии: I ) полосчатой, 2) мелкозернистой поли­ эдрической.

Как показывают рио .14-19, горячекатаные листы промышлен­

зотропией механических свойств при комнатной и повышенной (1120 К) температурах. Графики на рис.14-19 построены в полярных коор­ динатах ( р , 0 ) (свойство, угол ориентировки образца)по сред­ ним значениям из двух-четырех испытаний круглых шшпфатных об­ разцов на растяжение с диаметром рабочей части 5 мм и образцов на ударный изгиб с надрезом Менаже. Ориентировка надреза на об­ разцах Менаде в каждой из трех шюокостей х у , y z mzx выдержи­ валась постоянной.

катки л и ста). Сокращения, характеризующие макроструктуру метал­

изготовления листа, изменяется пространственная анизсяропия ме­ ханических свойств горячекатаных листов, подвергнутых заключи­ тельному рекристаллизационному отжигу.

Рис.17 . Зависимость временного сопротивления на разрыв от направления испытания (обозначения см. на р и с .14j .

природе анизотропии механических свойств горячекатаных титано­ вых листов, усиливаемой физической и химической неоднородностью