Лабораторная работа № 9

Упрочнение титановых сплавов легированием

И термической обработкой

Цель работы

1. Изучить влияние легирования на структуру, свойства и возможность упрочнения путем термообработки титановых сплавов.

2. Разобраться в фазовых превращениях, протекающих в тер­мически упрочняемых титановых сплавах при закалке и старении.

3. Экспериментально установить влияние степени легирования на твердость и прочность термически неупрочняемых и термически упрочняемых (в равновесном состоянии) титановых сплавов.

4. Провести закалку образцов из титанового сплава и их старение с различными режимами:

а) при различных температурах в течение постоянного вре­мени;

б) при постоянной температуре с различным временем ста­рения.

5. Используя металлографический микроскоп и комплект микро­шлифов, изучить и зарисовать наиболее характерные микрострукту­ры сплавов титана.

Содержание работы

Титан относится к легким металлам с плотностью 4,51 т/м³. До температуры 882°С он имеет гексагональную плотноупакованную (ГПУ) кристаллическую решетку a ( Ti_a ), выше этой темпера­туры устойчива объемно центрированная кубическая (ОЦК) кристаллическая решетка b (Ti_b ). Химически чистый титан имеет низкий предел прочности ( s_в = 250 МПа) и высокую пластичность. Существенное влияние на прочность титана оказывают примеси. Например, небольшое (до 0,5%) содержание примесей в техническом титане ВТ1-0 увеличива­ет s_в до 500 МПа.

Легирующие элементы в основном образуют с титаном твердые растворы и обеспечивают интенсивное упрочнение сплавов. Например, легирование сплава ВТ5 пятью процентами алюминия упрочняет его до

s_в = 800... 900 МПа. Сложнолегированные однофазные a-сплавы типа ВТ18 имеют предел прочности в отожженном состоянии до 1000...1200 МПа.

Кроме упрочнения легирующие элементы оказывают влияние на температуру полиморфного превращения a-титана в b-титан. Некото­рые из них позволяют получить сплавы с устойчивой при комнат­ной температуре двухфазной ( a + b)-структурой, которые можно упрочнять путем термообработки.