РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 8
1.1 Пластическое деформирование как способ упрочняющей обработки
металлов 8
1.2 Влияние горячей пластической деформации на структуру и свойства
металлов 12
1.2.1 Структурные изменения 12
1.2.2 Влияние деформации на свойства металла 15
1.3 Методы измельчения микроструктуры титана и титановых сплавов 17
1.4 Постановка задачи исследования 23
2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 27
2.1 Описание сплава 27
2.2 Методика определения химического состава сплава 28
2.3 Методика испытаний механических свойств и твердости 29
2.4 Методика металлографических исследований 33
3 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 36
3.1 Описание существующего технологического процесса изготовления
поковки из сплава ВТ3-1 37
3.2 Описание нового технологического процесса изготовления поковки из
сплава ВТ3-1 и сравнение результатов ее практического внедрения в производство 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 63
Развитие многих отраслей народного хозяйства, особенно ракетно-космической, авиационной, химической и др., связано с применением труднодеформируемых высокопрочных сталей и сплавов. Особый практический интерес представляет титан, который находит широкое применение и в технике, и в медицине [1]. К некоторым изделиям современных машин из титановых сплавов (таких как ВТ3-1), работающих в условиях высоких напряжений, температур, динамических и вибрационных нагрузок, предъявляют повышенные требования по механическим свойствам.
Технологические процессы обработки металлов давлением и термообработки при назначении рациональных термомеханических режимов позволяют повысить прочностные свойства этого материала. Однако при этом не всегда удается получить требуемые пластические характеристики при сохранении или незначительном снижении, предусмотренных стандартами, прочностных характеристик.
Титан обладает малой плотностью, большой удельной прочностью, необычайно высокой коррозионной стойкостью, значительной прочностью при повышенных температурах. Титан - ценный металл в тех отраслях техники, где выигрыш в массе играет доминирующую роль, в частности в ракетостроении и авиации. Применение титановых сплавов в авиационной и ракетной технике наиболее целесообразно в интервале температур 250...600°С, когда легкие алюминиевые и магниевые сплавы уже не могут работать, а стали и никелевые сплавы уступают им по удельной прочности. Благодаря высокой коррозионной стойкости во многих химических активных средах титан имеет большие перспективы применения в химической промышленности и на предприятиях первичной металлургии.
Добиться от материала более высоких показателей прочности, твердости, износоустойчивости или достаточно высокой пластичности можно, сформировав мелкодисперсную структуру в рабочей области детали или во всем ее объеме [2]. Методы, позволяющие создавать мелкодисперсные, а довольно часто и наноструктуры, в металлах и сплавах основаны на применении интенсивной пластической деформации (ИПД). Образование таких структур в этом случае является сложным многостадийным процессом, обусловленным поэтапной перестройкой дислокационной структуры.
Основной целью работы является выявление влияния степени горячей деформации на изменение структуры и механических свойств сплава ВТ3-1 для подтверждения возможности применения крупногабаритных исходных титановых заготовок для изготовления ответственных изделий авиастроения с сохранением требуемых механических свойств и без потери технологичности, но с обеспечением значительной экономической эффективности производства титановых изделий.
В работе описана новая технология изготовления ответственных изделий авиастроения методом штамповки на примере поковки «Болт специальный» из титанового сплава ВТ3-1. Новизна заключается в применении вместо круглой заготовки °26 мм крупногабаритной исходной заготовки °150 мм с последующим многократным продольным обжатием и прокаткой до требуемых размеров изделия.
Показано, что многократная деформации не ухудшает структуру и свойства изделия. Это является свидетельством того, что деформация титанового сплава ВТ3-1 в а+Р-области практически не сопровождается изменением микрозерна, в то время как деформация в P-области приводит к резкому его росту и, как следствие, перегреву.
Выявлено, что для получения в поковке оптимального сочетания высокой прочности и пластичности для сплава ВТ3-1 должно быть обеспечено формирование в процессе деформации микроструктур мелкозернистой равноосного типа (тип 1) или глобулярно-пластинчатой (тип 2-3).
Установлено, что степень горячей деформации не оказывает влияние на твердость и предел прочности металла, но способствует повышению относительного сужения и ударной вязкости.
После термического упрочнения твердость и предел прочности образцов, изготовленных по новой технологии, несколько выше. Характеристики пластичности и ударной вязкости поковок не зависят от применяемого технологического процесса.
Разработаны мероприятия по предупреждению и устранению дефектов поверхности, возникающих при прокатке. Наиболее эффективным в рассматриваемом случае является ограничение степени обжатия при прокатке до 2 мм за проход.
Проведенные исследования позволяют сделать следующий вывод: применение крупногабаритных исходных титановых заготовок для изготовления ответственных изделий авиастроения возможно с сохранением требуемых механических свойств и без потери технологичности, но со значительным снижением себестоимости изделий. Потери металла на механическую обработку в рассматриваемом случае незначительны. Суммарные производственные затраты на изготовление изделия «Болт специальный» из исходной заготовки 0150 мм по предлагаемой технологии в 2,5 раза ниже, чем при штамповке из стандартной заготовки 026 мм.
На основании полученных результатов предложенная технология изготовления изделия «Болт специальный» освоена и успешно внедрена в кузнечном производстве рассматриваемого предприятия.
