Фазовые превращения в титановых сплавах при старении

При нагреве закаленных титановых сплавов происходит распад мартенситных α'-, α"-, ω –фаз, и b _неуст - 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 и β _неуст - 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.

 Упрочнение, наблюдаемое при старении титановых спла­вов, обусловлено, прежде всего, выделением мелкодисперсной α -фазы. В ряде сплавов в результате распада образуются также интерметаллические соедине­ния, имеющие резко отличающийся от титана электрохимический потенциал и кардинально изменяющие электрохимические и физико-механические свойства сплавов.

5.4.Химико-термическая обработка 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.

 Азотирование проводят в средесухого, очищенного от кислорода, азота или смеси азота с ар­гоном,тогда как азотирование в аммиаке способствует охрупчиванию в результате насыщения водородом. Азотируют при температурах 850-950 °С в течение 10-50 часов. Для уменьшения хрупкости азотированного слоя проводят отжиг при 800-900 °С в вакууме или инертном газе.

  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 Азотирование уменьшает налипание и схватывание титана и его сплавов при работе в условиях трения, повышает поверхностную твердость, износостойкость, усталост­ную прочность, окалиностойкость и коррозионную стойкость в ряде сред.

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

Промышленные титановые сплавы

 Классификация, марки, химический состав и механические свойства некоторых российских титановых сплавов приведены в таблице 5.1.

     Таблица 5.1

Классификация, марки, химический состав и механические свойства прутков диаметром 100 мм из титановых сплавов (ГОСТ 19807-91, 26492-85)