Термическая обработка титановых сплавов

Рекристаллизационный отжиг для снятия наклепа проводят при 670-800^оС с выдержкой от 15 мин до 3 ч. Для (α+β)-сплавов применяют изотермический отжиг по режиму нагрев до 800-950^оС с охлаждением до 500-650^оС и выдержки для стабилизации β -фазы. Такой отжиг обеспечивает сочетание довольно высокой прочности и жаропрочности и хорошей пластичности. Несколько большую прочность при меньшей пластичности получают при проведении комбинированного (двойного) отжига, который отличается от предыдущего тем, что охлаждение после первого нагрева производится на спокойном воздухе. Однофазные α -сплавы не подвергаются упрочняющей термообработке. Закалку и старение применяют только к (α + β) сплавам. Чтобы избежать интенсивного роста зерна, закалку часто проводят от максимальных температур (α + β) области с охлаждением в воде. Природа полученных при закалке структур и свойства сплавов определяются химическим составом сплавов и превращениями, которые испытывает при охлаждении высокотемпературная β–фаза. При охлаждении при закалке сплава ниже точки Мн протекает мартенситное превращение и образуется мартенсит α‘ – пересыщенный твердый раствор замещения легирующих элементов в α -титане с искаженной гексагональной решеткой, при этом прочность повышается. При высокой концентрации легирующих ß-изоморфных элементов возникает мартенситная α ''– фаза с ромбической решеткой, что вызывает уменьшение прочности закаленного сплава. При легировании сплава β -эвтектообразующими элементами α''-фаза не возникает. При замедленном охлаждении сплавов при закалке сплавов с определенной (близкой к критической) концентрации (или при нагреве после закалки до 300-350^оС) может появиться метастабильная ω -фаза, приводящая к повышению твердости и хрупкости. Необходимо избегать ее образования. При повышении степени легирования температура начала мартенситного превращения Мн уменьшается, и когда она становится отрицательной, закалка фиксирует переохлажденную β'-фазу, что не приводит к упрочнению. При последующем старении сплавов при температуре 500-600^оС происходит распад неравновесных фаз, полученных при закалке. Упрочнение при старении бывает вызвано распадом мартенситной α '' и β' фаз, при распаде мартенситной α'-фазы упрочнение не наблюдается. Иногда при распаде мартенситных фаз говорят об отпуске сплавов. Как видим, термическая обработка титановых сплавов сложна. Фазы α и β, выделяющиеся при старении, сами по себе не отличаются высокой прочностью. Дисперсионное упрочнение титановых сплавов при термообработке вызвано образованием межфазных границ, которые создают препятствия скольжению дислокаций и эффективно тормозят развитие трещин.