CC BY
35
УДК 539.374; 621.983
С.С. Яковлев, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-14-82, [email protected]. Д.В. Дудка, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-14-82, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ОТЖИГА НА ТЕКСТУРУ ЛИСТОВ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ПТ-3ВКТ
Изложены результаты экспериментальных исследований влияния длительности отжига на текстуру титановых сплавов ПТ-3Вкт.
Ключевые слова: анизотропия, текстура, отжиг, титановые сплавы.
В настоящее время сплавы на основе титана все шире применяются в изделиях, работающих при криогенных температурах. Одним из перспективных титановых сплавов для работы при низких температурах является сплав ПТ-ЗВкт, содержащий в качестве легирующих компонентов алюминий и ванадий. Основным методом изготовления из него крупногабаритных осесимметричных изделий является многооперационная вытяжка. Исследования показали [1], что способность титановых сплавов к глубокой вытяжке в значительной мере связана со степенью выраженности текстуры листа [2, 3]. Наличие определенного типа текстуры благоприятно сказывается на физико-механических свойствах изделия. В частности, при наличии базисной текстуры (0001) [1010] или близкой к ней возрастает его конструкционная прочность (наблюдается так называемое текстурное упрочнение).
Часто при изготовлении изделий (например, тонкостенных полусферических баков) применяется многоступенчатая вытяжка, при этом перед каждым переходом производится термическая обработка, которая может привести к неблагоприятным (с точки зрения дальнейшей деформации и свойств изделия) изменениям текстуры [2]. В периодической печати сведения о процессах рекристаллизации и текстуре рекристаллизации сплава ПТ-3Вкт практически отсутствуют, хотя важность их для понимания и управления процессами структурообразования не вызывает сомнений.
Ниже приводятся результаты экспериментальных исследований влияния длительности отжига на текстуру листов сплава ПТ-3Вкт толщиной 4 мм в исходном состоянии. Такие отжиги моделируют изменения текстуры донной части изделия (не испытывающей пластической деформации) при многоступенчатой вытяжке.
Текстура изучалась рентгеновским методом с помощью прямых полюсных фигур {0002}, полученных в результате съемки “на отражение” на дифрактометре ДРОН-0,5 в медном отфильтрованном излучении.
Отжиги образцов исследованного сплава проводились в вакуумной трубчатой печи при температуре 650 °С. При этой температуре достаточно активно развиваются рекристаллизационные процессы.
На рис. 1 приведены результаты исследования текстуры в зависимости от длительности отжига при указанной температуре, НН - направление нормали к поверхности листа, ПН - поперечное направление относительно направления прокатки. После рекристаллизационного отжига в течение 1 часа текстура описывается двумя компонентами: (0001) [1010] и
(0001) ± 60° НН-ПН [1010] и совпадает с текстурой листа до отжига.
Рис. 1. Влияние длительности отжига на текстуру листов титанового сплава ПТ-3кт: а - і = 1 ч; б - і = 2 ч; в - і = 3 ч; г - і = 7 ч
Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что отжиг в течение 2 часов при 650 °С практически не меняет текстуру рекристаллизации сплава ПТ-3Вкт. Однако уже трехчасовой отжиг приводит к появлению третьей компоненты текстуры рекристаллизации (0001)-20° НН-ПН [1010] (рис. 1). Дальнейшее же увеличение длительности отжига
до 6...7 часов ведет к формированию единственной компоненты (0001) [1010], т.е. исчезают ориентировки, неблагоприятные для штампуемости.
Такой характер изменения текстуры рекристаллизации может быть объяснен следующим образом. Как и в сплавах титана, содержащих более 2 % алюминия [1], в листах сплава ПТ-3Вкт после отжига при температурах, близких к температуре начала рекристаллизации, основной компонентой текстуры является ориентировка (0001) [1010]. При небольших длительностях отжига наряду с ней присутствуют и другие компоненты, которые, однако, не «выживают» в процессе конкурентного роста зерен.
Подобные особенности развития текстуры рекристаллизации наблюдались и для других металлов и сплавов [1]. Объяснение состоит, по-видимому, в том, что подвижность границ зерен зависит не только от разо-риентации соседних зерен, ориентации самой границы относительно кристаллических решеток этих зерен, но и от вида и количества примесей и легирующих элементов.
Таким образом, при увеличении длительности отжига при температуре 650 °С в листах сплава ПТ-3Вкт наблюдаются изменения текстуры, способствующие усилению благоприятных для штампуемости ориентировок. Следовательно, многократные отжиги донной части штамповок не будут приводить к снижению качества изделия.
Работа выполнена по ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 годы)», грантам РФФИ и по государственному контракту в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.
Список литературы
1. Адамеску Р.А., Гельд П.В., Митюшков Е.А. Анизотропия физических свойств металлов. М.: Металлургия, 1985. 136 с.
2. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В. А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
3. Яковлев С.П., Кухарь В. Д. Штамповка анизотропных заготовок. М.: Машиностроение, 1986. 136 с.
S. Yakovlev, D. Dudka
THE ESTIMATION OF THE ANNEALING CONTINUANCE ON THE TITANIUM ALLOYPT-3VKTSHEETS TEXTURE
The results of experimental investigations of the annealing continuance on the titanium alloy pt-3vkt sheets texture investigations are given.
Key words: anisotropy, texture, annealing, titanium alloys.
Получено 07.06.11
4G2
