6. Термообработка титановых сплавов.

Основными потребителями титановых сплавов являются: авиационная и ракетно-космическая техника, машиностроение (военное, гражданское, морское, химическое и др.). Сплавы титана применяются для изготовления различных типов баллонов, емкостей, оболочек, обшивок, шпангоутов, лонжеронов, балок и других деталей и узлов. Применение титановых сплавов дает возможность значительно снизить вес конструкций и повысить надежность их работы.[1]

Это объясняется сочетанием таких ценных свойств сплавов титана как малая плотность, высокая удельная прочность, коррозионная стойкость, технологичность при обработке давлением и свариваемость, хладостойкость, немагнитность и ряд других ценных физико-механических характеристик. По удельной прочности (α+β)-сплавы титана не имеют конкурентов среди промышленных металлов. Это преимущество увеличивается с ростом температуры. Сплавы титана обладают высокой коррозионной стойкостью в ряде агрессивных сред, особенно в окислительных и хлорсодержащих. Природа высокой коррозионной стойкости при температурах ниже 650 ºС наилучших жаропрочных титановых сплавов обусловлена образованием тонкой пленкой диоксида титана прочно удерживаемой поверхностью титана. Такая пленка образуется на свежей поверхности сплавов титана при контакте с любой средой, содержащей кислород. При обычных температурах из-за наличия тонкой пассивирующей пленки химическая активность титана становится чрезвычайно малой. Сплавы титана обладают хорошей свариваемостью всеми видами сварки.[2]

Одной из важнейших проблем современного металловедения является повышение уровня стабильности механических свойств титановых сплавов. Эта проблема решается несколькими путями (комплексное легирование, разработка прогрессивных технологических процессов производства полуфабрикатов на основе концепции многостадийной термомеханической обработки, отработка оптимальных режимов термической обработки обеспечивающих совершенствование макроструктуры, микроструктуры и субструктуры, формирование при обработке сплавов давлением заданной кристаллографической текстуры и др.).[3]

Таблица 2. Основные режимы нагрева сплавов титана

 

Температура нагрева, ºС	Давление остаточных газов, Па	Назначение нагрева
400 – 700	1∙10-3	Старение, вакуумное обезжиривание
700 – 900	1∙10-3	Отжиг для удаления водорода; снятие термических напряжений, отжиг после сварки
600 – 1100	1∙10-3	Отжиг проката, поковок, литья; отжиг после закалки, азотирования; дегидрирующий отжиг порошков; нагрев под прокатку и ковку
950 – 1150	1∙10-1	Насыщение алюминием, хромом, никелем, бериллием, азотом
1000 – 1100	1∙10-1 – 1∙10-3	Нагрев под обработку давлением (ковку, прокатку, прессование)
1100 – 1450	1∙10-4	Спекание порошков, насыщение бором и углеродом, дегидрирующий отжиг

Выводы: Оптимальный температурный интервал обезводороживающего вакуумного отжига составляет 550–650°С. Время выдержки зависит от содержания водорода, размера сечения заготовки и желаемого содержания водорода в изделии. Наличие оксидных пленок, образующихся на поверхности изделий при отжиге на воздухе при температурах до 500°С, не влияет на свойства титановых сплавов при последующем отжиге в вакууме. При отжиге в вакууме образцов с окисленной поверхностью оксиды диссоциируют, и происходит диффузия кислорода в глубь металла, что снижает механические свойства сплавов.