автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Повышение комплекса механических свойств полуфабрикатов и сварных соединений из титановых сплавов ВТ23 и ВТ22 путем термоциклической обработки

РГВ од

б игП

На правах рукописи УДК 669.295: 621.791.753.9

КНЯЗЕВА Светлана Ивановна

ПОВЫШЕНИЕ КОМПЛЕКСА МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛУФАБРИКАТОВ И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ВТ23 И ВТ22 ПУТЕМ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ.

Специальность 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1996

Работа выполнена на кафедре "Металловедение и технология термической обработки" Московского государственного авиационного технологического университета им. К.Э.Циолковского.

Научный руководитель - профессор, доктор технических наук

Официальные оппоненты -

Лясоцкая В. С.

доктор технических наук Бунин Л. А. (НПО "Энергия") кандидат технических наук

Ночовная Н. А. (ВИАМ)

Ведущее предприятие НПО "Молния"

Защита состоится n/Sn сентября 1996 года в часов на заседании диссертационного Совета К 063.56.04 по присуждению ученой степени кандидата наук в области металловедения и обработки давлением в Московском государственном авиационном технологическом университете им. К.Э.Циолковского по адресу: 103767, Москва, К-31, ул. Петровка, 27, МГАТУ им. К.Э.Циолковского. Отзыв на автореферат в одном экземпляре (заверенный печатью) просим направлять по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "^ " июня 1996 г.

Ученый секретарь Совета доцент, кандидат технических наук В.С.Соколов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Повышение качества изделий авиакосмической техники остается актуальной задачей нашей промышленности. Титановые сплавы, как стали и алюминиевые сплавы, являются основными конструкционными материалами современных летательных аппаратов. Наряду с достоинствами, такими как высокая удельная прочность и коррозионная стойкость, титановые сплавы имеют целый ряд недостатков: склонность к газонасыщению, невысокие значения модулей упругости, интенсивный рост р-зерен при нагреве, формирование неоднородной структуры в крупногабаритных полуфабрикатах и сварных соединениях и другие. Частично эти недостатки можно уменьшить применением термической обработки, одной из разновидностей которой является термоциклическая обработка (ТЦО). Имеющиеся в литературе по ТЦО данные не дают четкого обоснования выбора тех или иных режимов термоциклирования, не ясно для каких полуфабрикатов и сварных соединений целесообразно применение ТЦО, как влияет исходная структура сплавов на эффекты термоциклирования. По сравнению со стандартной термической обработкой технология проведения ТЦО является более сложной и трудоемкой, поэтому необходимо изыскивать рациональные способы осуществления термоциклирования. В связи с этим исследования также должны быть направлены на изучение влияния ускоренного нагрева на эффекты ТЦО, чтобы иметь возможность применять концентрированные источники нагрева, что позволит упростить технологию проведения ТЦО. Термоциклирование, основанное на накоплении микронапряжений вследствие разности удельных объемов фаз при фазовых превращениях, различия физических свойств фаз и других факторов, сопровождается структурными изменениями. Поэтому разработка техногии ТЦО должна быть основана на исследовании фазовых и структурных превращений в сплавах, изучении структуры и свойств различных полуфабрикатов и сварных соединений после ТЦО с учетом исходной структуры сплавов. Для исследования в данной работе выбраны высокопрочные титановые сплавы ВТ23 и ВТ22. Крупногабаритные полуфабрикаты и сварные соединения сплавов ВТ23 и ВТ22 характеризуются неоднородностью структуры, низкой пластичностью и ударной вязкостью. Поэтому исследование ТЦО и ее применение должно быть направлено на устранение или уменьшение этих недостатков.

Цель работы состоит в повышении комплекса механических свойств полуфабрикатов и сварных соединений из сплавов ВТ23 и ВТ22 путем термоциклической обработки на основе изучения законо-

мерностей изменения их структуры и свойств при ТЦО и выбора оптимальной технологии ТЦО.

Для достижения поставленной цели в работе решали следующие задачи:

1) изучить фазовые превращения в сплавах ВТ23 и ВТ22 при нагреве и охлаждении с разными скоростями, и при старении;

2) исследовать влияние ТЦО с применением печного нагрева на структуру и свойства полуфабрикатов (листов и плит), а также сварных соединений из сплава ВТ23;

3) установить влияние ТЦО с применением ускоренного нагрева на структуру и свойства полуфабрикатов и сварных соединений из сплава ВТ23;

4) определить влияние исходной структуры с разным размером р-зерна на эффекты ТЦО полуфабрикатов сплава ВТ22;

5) изучить влияние ТЦО с применением разных способов нагрева (в печи, токами высокой частоты, электронным лучом) на структуру и свойства сварных соединений сплава ВТ22;

6) разработать рекомендации по выбору режимов ТЦО для полуфабрикатов и сварных соединений из сплавов ВТ23 и ВТ22.

В результате проведенных в данной работе исследований и решения поставленных задач получены результаты, имеющие следующую научную и практическую ценность.

Научная новизна работы

1. Уточнены диаграммы анизотермических превращений для сплавов ВТ23 и ВТ22. Определены интервалы фазовых превращений при нагреве и охлаждении для сплавов ВТ23 и ВТ22 с разным исходной структурой.

2. Для деформированных полуфабрикатов из сплава ВТ23 определены режимы термоциклирования в й+р-области, способствующие образованию структуры смешанного типа (пластинчатой и глобулярной), обеспечивающие однородность свойств и высокие показатели пластичности и ударной вязкости.

3.Показано, что термоциклирование в с(+з-области сплава ВТ23 с крупнозернистой р-превращенной структурой приводит к формированию неоднородного внутризеренного строения в связи с неравномерным протеканием полиморфного й ~ Р превращения и процесса сферои-дизации пластин ск-фазы вследствие анизотропности крупнозернистой структуры.

4. Установлено влияние размера исходного р-зерна в сплаве ВТ22 на эффекты термоциклирования деформированных полуфабрикатов.

Показано, что в сплаве со средним размером р-зерна (D6~500 мкм) можно получить измельченную р-рекристаллизованную структуру путем термоциклирования (VH=0,1 -1 °С/с) с переходом в р-область (п=5-10 циклов) и последующей термической обработки.

5. Установлено, что в сплавах ВТ23 и ВТ22 с р-превращенной структурой (DB> 800 мкм) можно получить измельченную р-рекристал-лизованную структуру применением ускоренного нагрева (V„=10°C/c) при ТЦО в двухфазной й+ р-области (п=20 циклов) с последующим ускоренным нагревом в р-область (V„=25°C/c).

6. Показано, что для сварных соединений сплавов ВТ23 и ВТ22 целесообразно применение термоциклирования (V„=2-3°С/с) с переходом в р-область и последующего ступенчатого охлаждения, что приводит к уменьшению неоднородности структуры и свойств сварных соединений, а также улучшению их пластичности и ударной вязкости за счет сфероидизации пластин d-фазы и формирования колоний пластин « +р-фаз.

Практическая значимость

1. Для листовых изделий сплава ВТ23 разработаны режимы термической обработки, обеспечивающие сочетание хороших механических свойств при повышении модулей упругости на 10-15% по сравнению со стандартной термической обработкой:

а) охлаждение на воздухе с температуры 930°С + старение 500°С, 16ч.

б) ТЦО в течение 3 циклов в интервале температур 650-300°С, промежуточное охлаждение в печи, окончательное на воздухе ( на этот способ термообработки получено А.С.1578225, 1990).

2. Определен режим ТЦО для крупногабаритных плит сплава ВТ23, уменьшающий неоднородность структуры и улучшающий их пластичность (на 20%) и ударную вязкость (в 2, 5 р) :(870 - 500°С) 5ц, промежуточное охлаждение на воздухе, окончательное - в печи.

3. Разработан режим ТЦО для полуфабрикатов сплава ВТ23 с р-превращенной структурой (DB> 800 мкм), обеспечивающий повышение пластичности (на 30%) и ударной вязкости (в 2,5 р): (930-500°С) 5ц, промежуточное охлаждение на воздухе , окончательное с печью.

4. Для сварных соединений сплава ВТ23 разработаны режимы локальной термоциклической обработки (ЛТЦО) с нагревом ТВЧ и электронным лучом, обеспечивающие прочностные свойства на уровне свойств после стандартного отжига при повышеной пластичности (на 30 -50%) и ударной вязкости (в 2 раза):

а) нагрев электронным лучом: ТЦО (940-500°С), 5циклов, охлаждение

до 840°С, выдержка 0,15ч, охлаждение до 600°С, выдержка 0,3ч. б) нагрев ТВЧ: ТЦО (940-500°С), 5 циклов, охлаждение до 840°С, выдержка 0, Зч, охлаждение до 730°С, выдержка 0, Зч.

5. Для сварных соединений сплава ВТ22 рекомендуется ЛТЦО с нагревом ТВЧ или электронным лучом и трехступенчатым охлаждением: ТЦО (910-500°С), 5ц, охлаждение до 820°С,выдержка 0,1ч, охлаждение до 750°С, выдержка 0,15ч, охлаждение до 630°С, выдержка 0,25ч. Такая обработка обеспечивает повышение значений ударной вязкости шва и зоны сплавления (в 2р) и усталостных свойств (в *3р) сварных соединений.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на 10 научно-технических конференциях.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 работах. Результаты работы защищены 3 авторскими свидетельствами.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов по работе, списка использованной литературы из ^^наименований, она изложена на страницах машинописного текста, содержит £-5" рисунков и *9 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Обобщены литературные данные о структуре и свойствах деформированных полуфабрикатов и сварных соединений высокопрочных титановых сплавов мартенситного, переходного и псевдо ^-классов. Отмечены недостатки крупногабаритных полуфабрикатов и сварных соединений этих сплавов. Формирование структуры во многом определяется теми фазовыми превращениями, которые претерпевают сплавы при термическом воздействии. Приведены литературные данные о фазовых превращениях в сплавах ВТ23 и ВТ22 при непрерывном нагреве и охлаждении, из которых вытекает необходимость уточнения диаграмм ани-зотермических превращений, критических скоростей охлаждения, температур образования и растворения метастабильных и стабильных фаз.

Показано, что одним из эффективных способов повышения качества деформированных полуфабрикатов с крупнозернистой структурой и сварных соединений титановых сплавов является термоциклическая обработка. При ТЦО накапливаются малые пластические деформации. вызванные фазовым наклепом или резкими теплосменами, что в сочетании с тепловым воздействием влияет на процессы диффузии, полигонизации и рекристаллизации. Варьируя параметрами ТЦО, можно получать различные типы структуры, изменять механические свойс-

тва, повышать однородность и стабильность структуры и свойств титановых сплавов.

Отмечена целесообразность проведения ТЦО с использованием ускоренного нагрева, что сокращает длительность термической обработки, позволяет применять локальную термоциклическую обработку и автоматизировать этот процесс. ЛТЦО наиша практическое применение для ряда псевдо а и й+р-сплавов, однако ее не используют для сварных соединений высокопрочных титановых сплавов. На основе анализа литературных данных сформулированы задачи настоящей работы.

Глава П. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты проводили на полуфабрикатах и сварных соединениях из сплавов ВТ23 и ВТ22. Использовали изготовленные по промышленной технологии прутки, плиты и листы сплава ВТ23, а также плиты и трубы сплава ВТ22. Образцы из полуфабрикатов сваривали встык электроннолучевой (ЗЛС) сваркой или аргонодуговой (АрДЗС) сваркой неплавящимся электродом с присадкой ОПТ2.

Термическую обработку проводили в лабораторных печах электросопротивления с воздушной атмосферой, в лабораторной установке электроконтактного нагрева с регулируемыми скоростями нагрева и охлаждения (Ун=1-25°С/с; Уохл=1-10°С/с). Локальную обработку сварных соединений проводили в электроннолучевой установке типа ЭЛУ-5, индукционный нагрев - в установке УЗТШ-Б.

Фазовые превращения в исследуемых сплавах при непрерывном нагреве и охлаждении изучали с использованием термического, термодифференциального, дилатометрического анализов и измерения упругих характеристик. Термодифференциальный анализ проводили на установке ДТА ЗОООНН в атмосфере аргона. Упругие свойства определяли резонансным методом на приборе марки "Эластомат", дилатометрический анализ проводили в вакуумном дилатометре "Формастор".

Структуру и фазовый состав сплавов изучали с помощию металлографического ("НеофотЗО") и рентгеноструктурного (ДРОН-З.О) анализов. Электронномикроскопические исследования реплик и фрак-тографические исследования изломов образцов после механических испытаний осуществляли на растровом электронном микроскопе ("Тез1а ВБ-бОО").

Механические свойства: временное сопротивление, относительные удлиннения и сужение при испытании на растяжение, угол изгиба и ударную вязкость, определяли согласно ГОСТ - 1497-74 и ГОСТ 9454-78. Испытания на малоцикловую усталость проводили на машине "1пз1;гоп".

Глава III. ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СПЛАВАХ ВТ23 И ВТ22

Исследованы фазовые превращения при нагреве со скростыо 0,05 - О,15°С/с в сплавах ВТ23 и ВТ22 с различной исходной структурой. Образцы сплава ВТ23 были охлаждены на воздухе и в воде с температур 950 °С (р-область) и 800°С (d+p-область). После охлаждения на воздухе с температуры 950°С структура сплава представлена пластинами высокотемпературной (bd=l,5 мкм) и низкотемпературной d-фазы (bd=0,3 мкм) и некоторым количеством р-фазы. Высоко- и низкотемпературные d-фазы были выделены нами как две основные структурные состсвляющие, являющиеся продуктами полиморфного р-*х -превращения. Они отличаются не только температурой образования и размерами пластин, но и содержанием легирующих элементов и степенью искажения кристаллической решетки. Сплав ВТ23, охлажденный на воздухе с 950°С, имеет достаточно высокие модули упругости. При нагреве со скоростью VH=0,15°С/с фазовые превращения начинаются в интервале температур 280 - 370°С: р-фаза распадается сначала по промежуточному механизму, а затем по диффузионному. На это превращение накладывается распад низкотемпературной «„-фаза в интервале температур 450 - 520°С. Образующиеся дисперсные продукты превращения - смесь фаз с(+р- до температуры 520°С имеют неравновесный состав. От 520 до 700°С происходит растворение наиболее дисперсной d-фазы в р-матрице сплава. Далее легирующие элементы распределяются между фазами, приближая их состав к равновесному. Полиморфное превращение высокотемпературной фазы а -» р протекает выше 800°С и завершается при температуре * 900°С.

После закалки в воде из р-области структура сплава ВТ23 представлена в основном, мартенситной фазой а", имеющей ромбическую кристаллическую решетку, и небольшим количеством р-фазы. Сплав имеет низкие модули упругости, что характерно для мартен-ситных фаз с искаженной неустойчивой кристаллической решеткой. Распад мартенсита при нагреве происходит в интервале температур 300 - 520°С, что приводит к резкому увеличению характеристик упругости. Распад мартенсита начинается с его расслоения (d"-*d"ofior-> d"ofiB„) и обратного мартенситного превращения d"o6or-»p, затем р и ^"обелн распадаются на смесь фаз d+p. Дисперсные фазы d и р изменяют составы при нагреве за счет перераспределения химических элементов, однако дисперсность d-фазы сохраняется и при высоких температурах нагрева, близких к Ас3.

Сплав ВТ23, закаленный в воде с температуры 800°С, имеет двухфазную d+р-структуру с достаточно крупными d-пластинами (bd=2,0 мкм) и межпластинчатой р-фазой. При нагреве со скоростью

0,15°С/с происходит распад в-фазы при температурах вьппе 450°С с образованием дисперсной d-фазы, которая выделяется в межпластинчатых прослойках и сохраняется вплоть до 700°С. В интервале температур от 700°С до 740°С эта дисперсная d-фаза растворяется в ^матрице сплава. Полиморфное превращение исходных крупных пластин d-фазы начинается выше 800°С и заканчивается при 920°С. Более медленный нагрев со скоростью 0,05°С/с двухфазного сплава ВТ23 приводит к снижению температуры начала распада в-фазы до 300°С и температуры конца полиморфного превращения до 900°С. Таким образом, температура конца полиморфного превращения в сплаве ВТ23 зависит как от исходной структуры сплава, так и от скорости нагрева.

Далее изучали фазовые превращения при старении в сплаве ВТ23 (листы), охлажденном на воздухе с 930°С. Старение проводили при температурах 300 - 500°С течение 5 - 16ч. Структурные исследования показали, что старение при 300°С привело к распаду низкотемпературной d-фазы и в-фазы по промежуточному механизму. Старение при 400°С вызвало вначале превращение в-фазы по промежуточному механизму, а затем как и при 500°С - диффузионному. По результатам измерения модулей упругости и механических свойств был выбран режим термической обработки для листовых конструкций и их сварных соединений: нагрев до 930°С, охлаждение на воздухе, и старение при 500°С в течение 16ч, который обеспечивает высокие модули упругости (Е=И7 ГПа) при хорошем уровне механических свойств, а также стабильность структуры и свойств.

Были изучены фазовые превращения при нагреве в сплаве ВТ22 закаленном с температуры 890°С . После закажи сплав имеет в-ме-тастабильную фазу. При нагреве выше 280°С происходит ее превращение вначале по промежуточному, затем диффузионному механизму с образованием &>-и d-образных продуктов превращения. Выше температуры 380°С ш-фаза растворяется в р-фазе, возрастает количество d-фазы вплоть до 570°С. В интервале температур 570-650°С легирующие элементы перераспределяются между d и в-фазами, что приближает составы фаз к равновесным. Выше 650°С начинается полиморфное d^p превращение, которое завершается при 870°С. Наиболее высокие значения модулей нормальной упругости имеет закаленный сплав ВТ22 после нагрева до 380°С. Однако при этом пластические свойства сплава очень низкие, из-за образования w-фазы и дисперсных выделений d-фазы, поэтому этот режим термической обработки не может иметь практического применения.

Для изучения анизотермических превращений образцы сплавов ВТ23 и ВТ22 нагревали до температуры в-области (1200°С) и охлаж-

дали с различной скоростью, регистрируя кривые охлаждения методами термического и термодифференциального анализов. При медленном охлаждении ниже температуры Аг3 протекает превращение по диффузионному механизму, в результате образуются пластины высокотемпературной d-фазы (ЬдИ мкм), имеющие гексагональную кристаллическую решетку и состав, близкий к равновесному . Ниже температуры 600°С полиморфное превращение протекает по промежуточному механизму, образуется более дисперсная низкотемпературная с(„-фаза (bd<0,5мкм), имеющая сильно искаженную гексагональную кристаллическую решетку вследствие повышенной концентрации легирующих элементов.

Были скорректированы диаграммы анизотермических превращений для сплавов ВТ23 и ВТ22 в соответствии с новыми экспериментальными данными. Уточнены первая и вторая критические скорости охлаждения, которые ограничивают интервал образования низкотемпературной d-фазы (для сплава ВТ23 Vox„=60 и 0.05°С/с, для ВТ22 У0ХЛ=8,7 и 0,03 °С/с). Линии конца превращения р d смещены к более длительным выдержкам по сравнению с аналогичными линиями ранее построенных нами диаграмм. Для сплава ВТ23 уточнен интервал скоростей охлаждения, в котором протекает р -» ш превращение (V0XJ1 =31 -16°С/с). Скорректированы температуры образования высоко и низкотемпературной d-фазы. Построенные диаграммы анизотермических превращений для сплавов ВТ23 и ВТ22 были использованы для анализа структуры сварных соединений и полуфабрикатов и выбора режимов их термической обработки .

Глава 4. ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИИ СПЛАВА ВТ23

Термоциклической обработке с нагревом в печи подвергали листы, горячекатанные плиты и сварные соединения из сплава ВТ23. Образцы из листов сплава ВТ23, предварительно охлажденных на воздухе с температуры 930°, подвергали термоциклированию в интервалах температур 650-300°С, 750-300°С и 800-300°С с промежуточным охлаждением в печи, окончательным - на воздухе. Как показали результаты исследования фазовых превращений, при медленном нагреве в печи, как и при старении, распад р-фазы начинается при температурах, близких к 300°С, что вызывает микронапряжения, влияющие на эффекты ТЦО, поэтому температура 300°С была выбрана как нижняя температурняя ступень при термоциклической обработке листов. Тер-моциклирование в d+p-области с температурами верхней ступени 650, 750 и 800°С привадит к термонаклепу, вызванному как превращениями метастабильных фаз (в и d„), так и различием физических свойств

фаз. После всех режимов ТЦО структура листов была представлена а и р-фазами. При повышении температуры верхней ступени от 650 до 800°С структура становилась менее дисперсна, возрастало количество р-фазы и степень сфероидизации d-фазы. В результате после ТЦО в интервале 800-300°С повысилась пластичность сплава «=42°), а после ТЦО в интервале 650-300°С немного улучшилась прочность за счет дисперсных продуктов распада р-фазы (б„= 1150 МПа). Более высокие значения модулей упругости получены на листах сплава ВТ23 после термоциклирования в интервале 650-300°С в течение Зц. После этого режима ТЦО в структуре сохранилось наибольшее количество d-фазы, которая имеет более высокие модули упругости по сравнению с р-фазой. Этот режим ТЦО можно рекомендовать для листов и их сварных соединений, от которых требуются высокие характеристики упругости в сочетании с хорошими механическими свойствами.

Образцы из крупногабаритных плит сплава ВТ23 подвергали ТЦО в интервалах температур 930-500°С и 870-500°С, промежуточное охлаждение проводили на воздухе, окончательное на воздухе или с печью. По результатам исследования фазовых превращений уточнено, что образование низкотемпературной с^-фазы при охлаждении со скоростью 1,5 - 2°С/с происходит по прмежуточному механизму при температуре 550°С и ниже. При нагреве сплава ВТ23, охлажденного из р-обрасти на воздухе, происходит распад р и с^-фаз в интервале температур 370-520°С. Исходя из этого, за температуру нижней ступени выбрали 500°С, т.к. превращения вблизи этой температуры приводят к более значительным микронапряжениям. Температура верхней ступени составляла Ас3+30°С, т.е. соответствовала полному или частичному завершению полиморфного превращения при нагреве.

Термоциклической обработке подвергали образцы из плит сплава ВТ23 в двух состояниях:

а) исходные плиты после деформации по стандартным режимам;

б) образцы из плит с р-превращенной структурой (1000°С,2ч, охлаж-денние на воздухе).

Исходные плиты характеризуются неоднородной структурой и свойствами. После ТЦО в интервале 870-500°С с окончательным охлаждением с печью, значительно повысилась пластичность и ударную вязкость плит. В этом случае сформировалась достаточно однородная структура, преимущественно с равноосными р-зернами, внутризерен-ное строение которых представлено с(-пластинами (bd=3 мкм) с межпластинчатой р-фазой, большинство пластин собрано в колонии Cdc(+e= 14-20 мкм), кроме того, присутствуют равномерно расположенные

й-глобули (Do(=5 мкм). Термоциклирование способствовало формированию более однородной внутризеренной структуры и процессу сферои-дизации й-фазы. Прочность сплава ВТ23 несколько ниже (табл.1), чем после стандартного отжига. Однако, высокие значения пластичности и ударной вязкости сплава выделяют этот режим ТЦО среди исследованных нами режимов обработки.

Наибольшую прочность сплав ВТ23 имел после термоциклирования в интервале (870 - 500°С) с охлаждением на воздухе и старения при 500ПС, 10ч (табл.1), однако при этом значения пластичности и ударной вязкости снизились до значений свойств после стандартной упрочняющей термической обработки. Чтобы улучшить этих свойства, применили на последнем цикле медленное охлаждение с печью с 870 до 800°С, выдержку 1ч при 800°С, охлаждение на воздухе, и старение (табл.1). При этом прочность соответствовала прочности после стан-

Таблица 1

Механические свойства горячекатаной плиты (6=80 мм) сплава ВТ23 после термической обработки

Режимы термической Механические свойства

бв,МПа KCU, МДж/м2 6,%

Отжиг 780°С, 1ч 1100 0, 45 30 10

780° С, 1ч, воздух + старение 500°С. 10ч 1240 0,31 17,5 6

ТЦО: (870-500°С), 5ц, печь 1000 1,0 47 17

ТЦО: (930-500°С), 5ц, печь 1020 0, 85 35 15

ТЦО: (870-500° С), 5ч.воздух+ старение 500°С, 10 ч 1350 0, 32 17 5,2

ТЦО: (870-500°С), 5ц, 870-800° С печь, 1ч при 800°С, воздух+ старение 500°С, 10 ч 1250 0,4 31 8

ТЦО: (930-500°С), 5ч, воздух 1260 0,43 22 8,5

дартной обработки, а ударная вязкость и пластичность повысились. Кроме того, хороший комплекс механических свойств имели плиты сплава ВТ23 после ТЦО в интервале 930-500°С с окончательным охлаждением на воздухе (табл. 1). В результате такой обработки сформировалась однородная тонкопластинчатая структура.

Те же режимы термоциклирования были применены и для образцов из плит сплава ВТ23 с р-превращенной структурой. Такие образцы имели крупнозернистую структуру (Dß>500 мкм) с тонкими длинными прямолинейными d-пластинами преимущественно одной-двух ориентировок и небольшим количеством дисперсной низкотемпературной «-фазы. Сплав с такой структурой имеел низкую пластичность (<р=3,8%) и ударную вязкость (KCU=0,21 МДж/м2) как в исходном состоянии, так и после стандартной обработки. Термоциклйческая обработка сплава в интервале температур 870-500°С, хотя и улучшила его пластичность, однако при этом в разных зернах сформировалась неоднородная структура. Неравномерное протекание полиморфного сегр превращения и разная степень сфероидизации d-фазы привели к тому, что в одних зернах сохранилась пластинчатая структура с определенной ориентацией d-пластин, в других глобулярная. Неоднородная структура после ТЦО привела к большому разбросу механических свойств сплава и их анизотропии. Поэтому для крупнозернистого сплава ВТ23 термоциклиро-вание в двухфазной области не может быть рекомендовано.

Улучшение механических свойств и повышение однородности структуры и свойств крупнозернистого сплава ВТ23 было достигнуто применением термоциклической обработки с нагревом в р-область. После ТЦО в интервале 930-500°С с окончательным охлаждением с печью в структуре сплава ВТ23 присутствовали извилистые пластины d-фазы, собранные в колонии ((10+6=40 мкм), причем колонии имели разнообразные ориентировки. Такая структура обеспечила сплаву высокую пластичность (ф=33%, 6=16%) и ударную вязкость (KCU=0,8МДж/м2), что важно для изделий с крупнозернистой структурой. После того же режима ТЦО с окончательным охлаждением на воздухе образовалась более тонкопластинчатая структура, что определило повышенную прочность (б„=1270 МПа) при хорошей пластичности (ф=И%) и ударной вязкости (KCU=0,38 МДж/м2) термически упрочненного сплава.

Термоциклирование сварных соединений сплава ВТ23 в двухфазной области в интервале 870 - 500°С увеличило разброс механических свойств, аналогично тому, что наблюдали на деформированных полуфабрикатах.

Для соединений после ЭЛС применяли термоциклирование с переходом в р-область в интервале температур 930-500°С и для соедине-

ний после АрДЭС с присадкой СПТ2 в интервале 950-500°С. В том и другом случае термоциклирование привело к уменьшению неоднородности структуры и свойств в зонах сварных соединений(шов, ЗТВ, основной металл). После ТЦО с окончательным охлаждением с печью в большей степени прошла сфероидизация d-фазы и значительнее повысилась пластичность и ударная вязкость сварных соединений. После ТЦО с окончательным охлаждением на воздухе сформировалась более тонкопластинчатая структура, что определило повышеную прочность соединений при их хорошей пластичности и ударной вязкости. Прочность сварных швов после АрДЗС с присадкой ниже прочности швов после ЗЛС, хотя применение термоциклической обработки уменьшило разницу в прочностных свойствах после различных видов сварки. Термоциклирование привело к ускорению диффузионных процессов и способствовало перераспределению атомов легирующих элементов основного и присадочного металлов, поэтому в зоне сплавления уменьшился градиент концентрации химических элементов. Таким образом, для сварных соединений сплава ВТ23 при использовании печного нагрева рекомендуется термоциклирование с нагревом в р-область.

Глава 5. ВЛИЯНИЕ УСКОРЕННОГО НАГРЕВА ПРИ ТЦО НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СПЛАВА ВТ23

Образцы из крупногабаритных плит сплава ВТ23, имеющие разно-зернистую структуру, подвергали термоциклической обработке с нагревом ТВЧ со скоростью V„= 3°С/с. ТЦО проводили в d+p-области в интервале температур 880 - 500°С в течение пяти циклов. Промежуточное между циклами и окончательное охлаждение проходило естественным путем на воздухе, т.е. со скоростью -2 °С/с. После ТЦО на последнем цикле применяли ступенчатое охлаждение с изотермическими выдержками по 0,3ч при температурах 820 и 730°С с замедленным охлаждением в этом интервале температур (Voxi=0,2 °С/с) и окончательным охлаждением на воздухе. Сочетание ТЦО и ступенчатых выдержек интенсифицировало процесс сфероидизации ü-фазы, что вызвало изменение формы d-пластин и появления d-глобулей. Охлаждение на воздухе с температуры 730°С привело к фиксированию метаста-бильной р-фазы. Такая структура обеспечила повышение пластичности и ударной вязкости образцов из плит сплава ВТ23 (<|>=34%, KCU=0,6 МДж/м ) по сравнению со стандартным отжигом при пониженной прочности сплава (б„=910 МПа).

С целью повышения прочности после ТЦО в двухфазной области применили ступенчатое охлаждение с выдержками по 0,Зч при температурах 820 и 600°С, причем в этом интервале температур, как и

окончательно, сплав охлаждали на воздухе. При температуре 600°С прошло частично старение ß-фазы с образованием дисперсной смеси d+p, что привело к упрочнению сплава (бв=1100 МПа, KCU=0, 53 МДж/м2).

Далее исследовали влияние ускоренного нагрева при ТЦО на структуру и свойства образцов из сплава ВТ23 с крупнозернистой р-превращенной (DB=750 мкм) структурой. Применяли электроконтактный нагрев с последующей термической обработкой в воздушной печи. Скорость нагрева при ТЦО составляла 10°С/с. Увеличение скорости нагрева привело к смещению температуры Ас3 от 900"С (при печном нагреве) до Э50°С (при электроконтактном нагреве). ТЦО проводили в интервалах температур 900-500°С и 1000-500°С, т.е. в двухфазной области и с переходом в р-область. Охлаждение с верхней ступени проводили на воздухе.

Сочетание ТЦО в интервале 1000-500°С, и последующего отжига в печи (850°С, 1ч) обеспечило значительное повышение ударной вязкости крупнозернистого сплава (KCU=0,7 МДж/м2,бв=1040 МПа).

ТЦО двухфазного сплава ВТ23 с ускоренным нагревом в d+p-об-ласти в интервале 900-500°С в течение 20 циклов вызвала более значительный фазовый наклеп не только за счет полиморфного дер-превращения, но и вследствие анизотропии коэффициентов расширения фаз и других физических свойств, что и определило значительные напряжения в сплаве в результате ТЦО. Образцы после 20 термоциклов подвергли ускоренному нагреву до 1100°С (V„=25°C/c) с выдержкой в течение 40с. Высокотемпературный нагрев после ТЦО вызвал образование отдельных более мелких рекристаллизованных зерен р-фазы (Dp=130 мкм). Последующий стандартный отжиг сплава (780°С, 1ч) привел к частичной сфероидизации d-фазы. В результате ударная вязкость крупнозернистого сплава увеличилась (KCU=0, 40 МДж/м2),по сравнению с исходным отожженным состоянием (KCU=0,25 МДж/м2), что вызвано как частичной рекристаллизацией р-фазы, так и сфероидиза-цией а-фазы.

Для сварных соединений все чаще применяется локальная термическая обработка наиболее опасных зон - шва и ЗТВ. В работе исследовали влияние ЛТЦ0 с нагревом электронным лучом и ТВЧ (VH = 2,5 - 3°С/с) на структуру и свойства сварных соединений сплава ВТ23. Проводили ТЦО в d+p-области в интервале (Ад 3-30°С)-500°С и с переходом в р-область в интервале (Ао3+30°С)-500°С. На последнем цикле ЛТЦО применяли ступенчатое охлаждение.

Применение ТЦО с ускоренным нагревом приводит к измельчению внутризеренного строения по сравнению со структурой сплава после ТЦО с печным нагревом. После ТЦО в d+p-области в течение 5 циклов

и ступенчатого охлаждения (820°С, 0,3ч и 600°С, 0,3ч) в сварном шве и ЗТВ увеличилась ширина d-пластин и часть d-фазы сфероидизи-ровалась, межпластинчатые прослойки р-фазы претерпели старение. В результате при хорошей прочности (б^ =1100 МПа) улучшились характеристики пластичности и ударной вязкости сварных соединений (<Р=29%, KCl^Ba-0,49 МДж/м2). Однако сохранилась неоднородность структуры и свойств в зонах сварных соединений. Увеличение числа циклов до 20 при ЛТЦ0 в d+p-области и последующий кратковременный нагрев в р-область (1100°С, 40с) вызвали частичную рекристаллизацию с образованием более мелких зерен р-фазы Ш6=100мкм). Хотя пластичность соединений повысилась, однако, такая термическая обработка привела к короблению сварных соединений вследствие значительных микро и макронапряжений, что не позволило её рекомендовать для сварных соединений сплава ВТ23.

С точки зрения уменьшения неоднородности и улучшения свойств сварных соединений наиболее благоприятной явилась ЛТЦ0 с переходом в р-область в течение 5 циклов со ступенчатым охлаждением. Для сварных соединений, выполненных ЭЛС, рекомендуется ЛТЦ0 с нагревом электронным лучом в интервале температур 940 - 500°С со ступенчатым охлаждением и выдержками при 840°С, 0,15ч и 600°С, 0,3ч - с целью получения хорошего комплекса свойств (бв=1050 МПа, q>=35%, КСЦ, в а =0,9 ВДж/мг).

Для сварных соединений, выполненных АрДЭС с присадкой СПТ2, рекомендуется ЛТЦ0 с нагревом ТВЧ в интервале температур 980 -500°С со ступенчатым охлаждением при 840°С, 0,3ч и 730°С, 0,3ч. После этой обработки сварные соединения имеют невысокую прочность при хороших показателях пластичности и ударной вязкости (бв=830МПа, <Р=38%, KCU, в а =0, 92 МДж/м2, KCU3 т в =0,75 МДж/м2).

Глава 6. ВЛИЯНИЕ ТЦО НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ПОЛУФАБРИКАТОВ СПЛАВА ВТ22

Исследовали прутки сплава ВТ22 с разным размером исходного рзерна, что было получено предварительным отжигом (900 -1200°С,2ч). После охлаждения на воздухе с температуры р-области мелкозернистые (Dp=50-150 мкм), среднезернистые (Dß=300-500 мкм) и крупнозернистые (Dp=800-1200 мкм) образцы содержали в р-зернах некоторое количество дисперсной низкотемпературной d-фазы, выделившейся, в основном, по границам субзерен. Образцы сплава ВТ22 с разным исходным р-зерном подвергали ТЦО с нагревом в печи в интервале температур 920-500°С в течение 5 и 10 циклов. Термоцикли-

рование с переходом в ß-область привело к росту ß-зерен, который более интенсивно прошел в образцах с исходной мелкозернистой структурой. После ТЦО с окончательным охлаждением с печью в ß-зернах сформировалась достаточно однородная структура с колониями пластин d+ß-фаз типа "корзинчатого плетения". После ТЦО с охлаждением с печью применили кратковременное старение при 550°С, 0, 5ч с целью растворения низкотемпературной d-фазы, выделившейся на последнем цикле ТЦО. Сочетание ТЦО с охлаждением с печью и кратковременного старения обеспечило сплаву ВТ22 с разной исходной структурой наиболее высокие значения ударной вязкости (KCU=0, 6-0,7 МДж/м2).

Термоциклирование с охлаждением на воздухе привело к формированию в ß-зернах развитой субструктуры, образовавшейся в результате полигонизации. Плотность выделений дисперсной d-фазы увеличилась по сравнению с исходной структурой. После 10 термоциклов в образцах с исходной среднезернистой структурой выявились отдельные светлые зерна рекристаллизованной ß-фазы.

После ТЦО с охлаждением на воздухе применяли ступенчатую обработку в печи: (840°С, Зч, охлаждение с печью до 750°С, 1ч, охлаждение на воздухе). В результате в образцах с исходным средним размером зерна появились мелкие зерна рекристаллизованной ß-фазы (Dß=60 мкм). Рекристаллизация протекала как путем миграции границ ß-зерен, так и путем коалесценции субзерен. В ß-зернах сформировалась смешанная структура, представленная глобулями и пластинами d-фазы. Дополнительное старение сплава при 600°С в течение 4ч привело к распаду ß-матрицы. После ТЦО и трехступенчатой обработки сплав ВТ22 обладал оптимальным сочетанием механических свойств (табл. 2). Введение ТЦО перед 3х ступенчатой обработкой способствовало процессу сфероидизации d-фазы в сплаве ВТ22 с разной исходной структурой, что привело к улучшению его пластических характеристик (на 30%). Кроме того, в сплаве ВТ22 со средним размером исходного зерна прошла рекристаллизация, что обеспечило повышение прочности (на 10%) и ударной вязкости (на 60%) сплава по сравнению со свойствами после той же термообработки без ТЦО. Отсутствие рекристаллизации в сплаве с исходной мелкозернистой структурой объясняется быстрой релаксацией накапливаемых при ТЦО микронапряжений в связи с большой протяженностью границ зерен. В сплаве с исходной крупнозернистой структурой в процессе печной ТЦО (5 циклов) образуется недостаточно микронапряжений и микродеформаций, что не приводит к рекристаллизации при термической обработке.

Далее для крупнозернистых образцов (0е=1000 мкм) сплава ВТ22. имеющих пластинчатую й+р-структуру. применяли при ТЦО ускоренный нагрев (У„=10°С/с) электроконтактным способом с последующим охлаждением на воздухе.

Термоциклирование проводили по двум схемам:

1) ТЦО с переходом в р-область в интервале температур 950-500°С. 5 циклов;

2) ТЦО в й+р-области в интервале 850-500°С, 20 циклов, и ускоренный нагрев (Мн=25°С/с) в р-область до 1100°С, выдержка 40с.

После ТЦО по первой схеме и отжига (810°С, Зч) получили однородную структуру с колониями пластин с(+р (йс(+в= 16 мкм), расположенных в пределах субзерен, что привело к повышению ударной вязкости сплава (КС!>0,68 МДж/м2). Применение после ТЦО упрочняющей трехступенчатой обработки вызвало формирование структуры смешанного типа с пластинами и глобулями й-фазы в р-зернах, что определило хорошее сочетанию механических свойств сплава: бц=1240 МПа, КС11=0, 61 МДж/м'. ТЦО по первой схеме с последующей термической обработкой вызвало измельчение внутризеренного строения, процессы полигонизации и сфероидизации фаз, но не привело к рекристаллизации.

После ТЦО в течение 20 циклов в двухфазной области (вторая схема) с последующим перегревом в р-область (1100°С. 40 с) в структуре сплава образовались мелкие рекристаллизованные р-зерна (0В<130 мкм). ТЦО в й+р- области в течение 20 циклов сплава ВТ22 с двухфазной структурой привело к значительным микронапряжениям вследствие разности свойств й и р-фаз. Последующий ускоренный нагрев до 1100°С вызвал образование отдельных рекристаллизованных зерен р-фазы, расположенных преимущественно на стыке р-зерен. Отжиг при 810°С, в течение Зч, привел к образованию в р-зернах как й-пластин, так и й-глобулей. Однако, такая обработка вызвала коробление образцов, поэтому она недопустима для реальных изделий.

Глава 7. ВЛИЯНИЕ ТЕРМ0ЦИКЛИР0ВАНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СПЛАВА ВТ22

Исследовали влияние ТЦО на структуру и свойства сварных соединений из сплава ВТ22. Сварные соединения получали многопроходной автоматической аргонодуговой (АрДЗС) и электроннолучевой (ЭЛС) сваркой. Сварные соединения после АрДЗС характеризуются низкой ударной вязкостью зоны термического влияния. При этом

сварной шов имеет повышенную пластичность и ударную вязкость по сравнению с ЗТВ за счет добавления при сварке присадочной проволоки СПТ2. Сварные соединения после ЗЛС характеризуются низкими механическими свойствами как шва, так и ЗТВ.

Проведение ТЦО в интервале (920 -500°С), 5 циклов, с окончательным охлаждением на воздухе, привело к формированию субструктуры во всех зонах сварных соединений, при этом после ТЦО уменьшилась разница в размерах зерен и субзерен в зонах соединений. При последующем отжиге и упрочняющей термической обработке прошел распад р-фазы с выделением й-фазы. После отжига при 810°С в течение Зч наблюдали пластинчатую й+р-структуру, сформировавшуюся в пределах субзерен, а также отдельные й-глобули. Это привело к уменьшению неоднородности структуры в зонах сварных соединений и увеличению пластичности и ударной вязкости шва и ЗТВ по сравнению со свойствами после отжига по этому же режиму без ТЦО (табл.2).

Хороший комплекс механических свойств сварных соединений (табл.2) получен сочетанием ТЦО (охлаждение на воздухе) и упрочняющей термической обработки (840°С, Зч, охлажд. до 750°С, 1ч, старение 600°С, 4ч). Как и в деформированных полуфабрикатах, в зонах сварного соединения прошла рекристаллизация и образовались более мелкие р-зерна (06=50-70 мкм). В зернах сформировалась смешанная структура с й-глобулями и й-пластинами, в прослойках между ними расположены дисперсные а и р-фазы, образовавшиеся при старении. Такая структура обеспечила лучшее сочетание прочности, пластичности и ударной вязкости сварных соединений сплава ВТ22, выполненных ЭЛС и АрДЭС.

Далее для сварных соединений сплава ВТ22 (ЭЛС) применяли термоциклирование с нагревом электронным лучом и с нагревом ТВЧ в атмосфере аргона. ТЦО проходила в интервале 920-500°С, 5 циклов, скорость нагрева составляла 3-5°С/с. скорость охлаждения -2°С/с.

Проведенные исследования показали, что кратковременные выдержки после ТЦО при температурах 500-650°С изменили незначительно механические свойства сварных соединений, поэтому они не могут быть рекомендованы. Наилучшие свойства получены после двух или трехступенчатого охлаждения с короткими выдержками при температурах в интервале 830-630°С. Хотя такая термическая обработка не привела к достаточно полному распаду р-фазы и прочностные свойства соединений остались на уровне, характерном для отожженного состояния, однако ударная вязкость сварного шва и ЗТВ значительно

Таблица 2

Механические свойства сварных соединений сплава ВТ22 (после ЭЛС)

Режимы термической Механические свойства

обработки -

бв. МПа б,% ф,% КСи,МДж/м2

обработка в печи

После сварки 880 4 5 0,11

810° С, Зч 1110 7 14 0,25

ТЦО:(920-500°С), 5ц+810°С, Зч 1080 10 28 0, 49

840"С, Зч, печь 750°С, 1ч+стар. 1180 9 18 0,20

600° С, 4ч

ТЦО: (920-500°С), 5ц+840°С, Зч

печь 750°С, 1ч+стар. 600°С, 4ч 1230 8 24 0, 47

обработка токами высокой частоты ТВЧ: (920-500°С), 5ц охл. до 820° С, 0,15ч охл. до 750° С,

0.15ч охл. до 630° С. 0,3ч 1070 11 20 0,58

повысилась (табл.2). Введение ТЦ0 перед ступенчатой обработкой привело к формированию более равновесной и стабильной структуры, уменьшило неоднородность структуры и свойств в зонах сварных соединений по сравнению со ступенчатой обработкой без ТЦ0. Был выбран оптимальный режим ЛТЦ0, который состоял в пятикратном нагреве в интервале температур 910-500°С, ступенчатом охлаждении с 910°С и изотермических выдержках при температурах 820°С, 0,15ч, охлаждении до 780°С, 0,15ч, охлаждение до 630°С, 0,3ч. Такая обработка обеспечила повышение пластичности и ударной вязкости сварных соединений в 1,5 - 2 раза (табл.2) усталостных свойств в » Зр (Пц=234000) по сравнению с печным отжигом (Пц=65000).

Применение локальной термоциклической обработки с нагревом электронным лучом сварного шва и ЗТВ показало также целесообразность ТЦО и ступенчатого охлаждения. Эта обработка привела к благоприятному формированию структуры и свойств сварных соединений и позволила использовать то же оборудование, что и для сварки.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Определены схемы и температурные интервалы распада метас-табильных фаз при нагреве и старении в сплавах ВТ23 и ВТ22 с разной исходной структурой. В сплаве ВТ23, закаленном в воде с 950°С, распад мартенсита начинается с расслоения на обогащенные и обедненные легирующими элементами объемы, обратного мартенситного превращения обогащенных объемов и затем распада фаз & и й"обвдн на дисперсную смесь фаз d+p, дисперсность d-фазы сохраняется вплоть до температур нагрева, близких к Ас3. В сплаве ВТ23 , охлажденном на воздухе с 950°С, превращение начинается с расслоения в фазах р и d„, их распада на неравновесные фазы, затем растворения дисперсной с(-фазы в р-фазе. В сплаве ВТ23, закаленном с 800°С, распад р-фазы начинается с выделения дисперсной d-фазы, которая также при нагреве переходит в р-фазу. В сплаве ВТ22, закаленном с 900°С, распад р-фазы происходит путем образования ш- и d-образных продуктов превращения. Распад метастабильных фаз в исследованных сплавах как при нагреве, так и при старении начинается по промежуточному механизму, а далее протекает по диффузионному.

2. Уточнены диаграммы анизотермических превращений для сплавов ВТ23 и ВТ22, охлажденных с температуры р-области; первая и вторая критические скорости охлаждения (60°С/с и 0,05°С/с - для сплава ВТ23; 8,7° С/с и 0,03° С/с - для сплава ВТ22); температуры образования высоко- и низкотемпературной d-фазы. На основании исследования фазовых превращений при нагреве и охлаждении выбраны интервалы температур при термоциклической обработке сплавов ВТ23 и ВТ22.

3.Для листовых изделий сплава ВТ23 разработаны режимы термической обработки, обеспечивающие сочетание хороших механических свойств и высоких модулей упругости:

а) охлаждение на воздухе с 900°С + старение 500°С,16ч;

б) ТЦО в интервале 650 - 300°С в течение 3 циклов

4. Для деформированных полуфабрикатов сплава ВТ23 определены режимы термоциклирования в d+p- области (870-500°С, 5ц, промежуточное охлаждение на воздухе, окончательное с печью), которые способствуют формированию структуры смешанного типа (пластинчатой и глобулярной), что обеспечивает повышенние характеристик пластичности в 1, 5р и ударной вязкости в 2р по сравнению со свойствами после стандартного отжига. С целью повышения прочности (бв =1260 МПа) рекомендуется ТЦО с нагревом в р-область (930-500°С, 5ц,промежуточное и окончательное охлаждение на воздухе), формирующая однородную тонкопластинчатую структуру.

5. Для сплавов ВТ23 и ВТ22 с крупнозернистой р-превращенной структурой (полуфабрикаты и сварные соединения) рекомендуется ТЦО в интервале температур (Ас3+30°С)-500°С с целью уменьшения неоднородности структуры и свойств, повышения комплекса механических свойств за счет полигонизации и сфероидизации р и с(-фаз. Термоциклирование в с(+р-области приводит к формированию неоднородного внутризеренного строения в связи с неравномерным протеканием полиморфного превращения и сфероидизации фаз вследствие анизотропии крупнозернистой структуры.

6. Установлено влияние размера исходного р-зерна в сплаве ВТ22 на эффекты термоциклирования деформированных полуфабрикатов. Показано, что в сплаве со средним размером р-зерна Ш6=300 -500 мкм) можно получить рекристаплизованную структуру путем ТЦО с нагревом в печи и последующей обработки (920 - 500°С, 5ц, охлаждение на воздухе + отжиг 840°С,Зч), что обеспечивает повышение механических свойств на 10 - 60%.

7. Впервые показано, что в сплавах ВТ23 и ВТ22 с исходной крупнозернистой пластинчатой структурой Шв>800 мкм) можно получить измельчение р-зерна за счет рекристаллизации, применив ускоренный нагрев в й+р-области (Ун=10°С/с) с большим числом термоциклов (п=20ц) и последующий перегрев в р-область =25°С/с). Накопленные при ТЦО микронапряжения приводят к рекристаллизации р-фазы, протекающей при последующем ускоренном высокотемпературном нагреве.

8. Для сварных соединений сплавов ВТ23 и ВТ22 показана целесообразность проведения термоциклической обработки с применением концентрированных источников нагрева (ТВЧ и электронным лучом) со ступенчатым охлаждением в й+р-области после ТЦО, что позволяет исключить термообработку в стандартных печах и сокращает технологический цикл производства сварных конструкций.

9. Для сварных соединений сплавов ВТ23 и ВТ22 разработаны режимы ЛТЦ0 с нагревом ТВЧ или электронным лучом в интервале температур (А,, з+30° С)-500° С, 5ц+ двухступенчатое охлаждение для соединений сплава ВТ23 или трехступенчатое охлаждение для соединений сплава ВТ22. Обработка по этим режимам уменьшает неоднородность структуры и свойств, обеспечивает повышение ударной вязкости сварного шва и ЗТВ в 1,5-2р, увеличение усталостных свойств (МЦУ) в «Зр при уровне прочности, близком к прочности отожженных сплавов.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Лясоцкая В. С., Мещеряков В. Н., Равдоникас Н. Ю., Князева С. И.

Фаустов H.H. Фазовые превращения при непрерывном охлаждении в сплавах ВТ6 и ВТ23.-Изв.вузов. Цветная металлургия, 1986, 2, с.5-7.

2. Лясоцкая B.C., Куликов Ф. Р., Лысенков Ю.Т., Князева С. И. Способ термообработки полуфабрикатов из двухфазных титановых сплавов. А.С.N1319605, 1987.

3. Лясоцкая .B.C., Каленова М.В., Кулик Н.В., Князева С.И. и др. Способ термической обработки листовых сварных соединений псевдо а и cc+ß-титановых сплавов. А. С. N1578225, 1990.

4. Лясоцкая B.C., Куликов Ф.Р., Шакуров М.Ю.. Князева С.И. и др. Термоциклическая обработка с нагревом ТВЧ сварных соединений сплава ВТ22. - Сварочное производство, 1989, 12, с.6-8.

5. Лясоцкая B.C., Ивашко В.В., Князева С.И., Козина Н.Ю. Влияние многократного ускоренного нагрева на структуру и свойства сплавов ВТ23 и ВТ22.-МиТОМ. 1992, 9, с.41-43.

6. Лясоцкая В.С., Лысенков Ю.Т., Князева С.И. и др. Способ термической обработки сварных швов конструкций из титановых сплавов. A.C. 1616184, 1990.

7. Лясоцкая В.С., Колачев Б.А., Князева С.И. К вопросу о классификации в титановых сплавах .-Изв.вузов,Цветная металлургия, 1990, 5, 78-83С.

8. Лясоцкая B.C., Хорев А.И., Сергеев К.Н., Князева С.И. и др. Улучшение свойств крупногабаритных полуфабрикатов из сплава ВТ23 термоциклической обработкой. - МиТОМ, 1992, 1, с. 43.

9. Лясоцкая B.C., Федотов С.Г., Князева С.И. и др. Фазовый состав и модули упругости титанового сплава ВТ23,-МиТОМ, 1993, 4, с. 38.

10. Лясоцкая B.C.. Князева С.И., Лысенков Ю.Т. Влияние нагрева электронным лучом на структуру и свойства сварных соединений сплава ВТ23.- МиТОМ, 1995, 9, 5-7с.

Основные положения диссертации доложены на:

1. XI Уральской школе металловедов-термистов. Свердловск,1989г.

2. Международной научно конференции "Проблемы технологии машиностроения". Москва, 1990г.

3. Международной аэрокосмической конференции. Москва, 1994г.

4. Международной конференции "Вета-титан". Париж, 1994г.

5. Международной конференции "Титан". Бирмингем, 1995г.

6. Научно-технических конференциях (1990.1993,1994г.)

,, /