Page 16 - Zmist-n2-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 2. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 669.225
ФОРМУВАННЯ МІКРОСТРУКТУРИ ТА МЕХАНІЧНИХ
ВЛАСТИВОСТЕЙ ТИТАНОВОГО СПЛАВУ ВТ22 У НЕРІВНО-
ВАЖНИХ УМОВАХ ШВИДКІСНОЇ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ

1
1
О. М. ІВАСИШИН , П. Є. МАРКОВСЬКИЙ , І. М. ГАВРИШ 1, 2
1
Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, Київ;
2
ДП “АНТОНОВ”, Київ
Вивчено особливості формування мікроструктури та комплексу механічних характе-
ристик високоміцного титанового сплаву ВТ22 за швидкісної термічної обробки
(ШТО) залежно від умов охолодження під час гартування. Встановлено, що кращий
результат термічного зміцнення при ШТО забезпечує гартування у воді внаслідок
утворення більшої кількості точкових дефектів і розпаду метастабільної b-фази під
час старіння з формуванням проміжних w- та a"(a')-фаз. Головною перевагою
швидкісного нагрівання над пічним є можливість переведення у метастабільну
b-фазу всього об’єму сплаву без катастрофічного росту зерна, що дає змогу суттєво
підвищити міцність (до 1445 МРа) за збереження достатнього рівня характеристик
пластичності та ударної в’язкості.
Ключові слова: титановий сплав ВТ22, зміцнювальна швидкісна термічна обробка,
швидкість охолодження, старіння, механічні властивості.
Сплав ВТ22 широко використовують під час виготовлення відповідальних
масивних виробів авіакосмічного машинобудування, для яких під час термозміц-
нення можна використовувати гартування (охолодження) на повітрі, забезпечую-
чи границю міцності до 1150 МРа [1, 2]. Розвиток сучасної авіаційної техніки ви-
магає, щоб окремі вироби, зокрема деталі роз’ємних з’єднань, мали суттєво вищу
міцність (не нижче 1350 MPa). Для створення високоміцного сплаву ВТ22 за стан-
дартної термічної обробки, після нагрівання у печі (обробка на твердий b-розчин)
напівфабрикат потрібно гартувати у воді [3]. Це пов’язано з тим, що саме за
швидкого охолодження в метастабільній b-фазі утворюється висока щільність
точкових дефектів вакансійного типу, які за подальшого старіння сприяють утво-
ренню дисперснішої та однорідно розподіленої по об’єму зерен зміцнювальної
a-фази [4]. Крім того, встановлено [4, 5], що застосування швидкісної термічної
обробки (ШТО) в умовах далеких від рівноважних дозволяє суттєво підвищити
характеристики міцності порівняно зі стандартною обробкою в печі, завдяки то-
му, що у термозміцненні бере участь весь об’єм сплаву і при цьому розмір b-зе-
рен залишається найменшим. Крім того, хімічна негомогенність високотемпера-
турної b-фази забезпечує додаткове подрібнення продуктів її розпаду за подаль-
шого охолодження та старіння [6]. Але в нерівноважних умовах ШТО критичні
точки фазових перетворень зміщуються до вищих температур (що більші вміст
стабілізуючих b-фазу легувальних елементів та розмір частинок a-фази у почат-
ковій мікроструктурі, то суттєвіше зміщення [7]).
Мета роботи – дослідити особливості формування мікроструктури та меха-
нічних властивостей сплаву ВТ22 в умовах ШТО залежно від вихідного стану на-
півфабрикату та умов охолодження після обробки на твердий b-розчин.

Контактна особа: П. Є. МАРКОВСЬКИЙ, e-mail: pmark@imp.kiev.ua
15