Технология термической обработки детали лонжерон выполненного из сплава ВТ20 в условиях термического цеха, страница 4

Наиболее перспективными сплавами для изготовления лонжерона являются титановые сплавы, обладающие более высокими характеристиками удельной прочности по сравнению с алюминиевыми сплавами и сталями, высокой коррозионной стойкостью и достаточным сопротивлением усталости и отличающиеся возможностью эффективного использования в условиях повышенных температур, при которых применение алюминиевых сплавов невозможно или нецелесообразно.

По уровню прочности различают титановые сплавы: малопрочные, средней прочности и высокопрочные. К  малопрочным относят сплавы с временным сопротивлением разрыву менее 700 МПа; к сплавам средней прочности - от 700 до 1000 МПа и к высокопрочным - сплавы  с временным сопротивлением разрыву более 1000 МПа.

Далее проведем сравнительный анализ титановых сплавов ВТ14, ВТ20, ВТ22. На основании анализа будет выбрана и предложена проектом наиболее технологичная и экономически эффективная марка сплава. Химический состав сплавов приведен в таблице 3.

Таблица 3 – Химический состав сплавов по ГОСТ 19807-91

В зависимости от характера влияния на полиморфизм титана легирующие элементы делят на три группы:

а) α- стабилизаторы, повышающие температуру полиморфного превращения; к ним относятся алюминий, галлий, индий, кислород, азот и углерод;

б) β- стабилизаторы, понижающие температуру полиморфного превращения. В зависимости от характера влияния на полиморфизм титана легирующие элементы делят на три подгруппы: эвтектоидообразующие стабилизаторы: марганец, хром, железо, кремний, кобальт, никель, медь; изоморфные β- стабилизаторы: ванадий, молибден, ниобий, тантал, вольфрам; квазиизоморфные β- стабилизаторы: рений, родий, осмий, иридий;

в) нейтральные упрочнители, мало влияющие на температуру полиморфного превращения; к ним относятся олово, цирконий, гафний, германий, торий.

В зависимости от природы легирующих элементов и их содержания структура титановых сплавов в отожженном состоянии может быть представлена α -фазой, β-фазой и двумя фазами α и β при различном их количественном сочетании. Поэтому по структуре в отожженном состоянии титановые сплавы разделяют на следующие классы: α- сплавы; псевдо α- сплавы; (α + β)- сплавы, псевдо β- сплавы и β- сплавы; иногда выделяют сплавы переходного класса, промежуточные между (α + β)-сплавами и псевдо β-сплавами.

Рассмотрим характеристики легирующих элементов и их влияние на свойства сплавов.

Цирконий ближайший аналог титана, имеет близкую температуру плавления и также обладает полиморфизмом. С соответствующими модификациями циркония α- и β-модификации титана образуют непрерывные ряды твердых растворов. При любой концентрации β-модификация не фиксируется закалкой, а претерпевает мартенситное превращение в α-фазу. Цирконий по сравнению с другими легирующими добавками является для титана довольно слабым упрочнителем. Однако при повышенных температурах упрочняющее действие циркония проявляется сильнее. По этой причине цирконий нередко входит в состав жаропрочных титановых сплавов. Окалиностойкость титана при добавке циркония почти не изменяется при температурах нагрева до 600⁰С, но при 700⁰С и выше резко падает. Ввиду сравнительно малого влияния на температуру аллотропического превращения титана цирконий относится к группе так называемых нейтральных упрочнителей.