Материал: Колачев, Б. А. Механические свойства титана и его сплавов

Рис. 198. Изменение механических свойств сплава ВТ6 в зависимости от со­ держания водорода при различных скоростях деформации, с- 1 ;

/ - 2,7 • Ю~2; 2 — 2,7-10 3; 3 — 0,6 • 10~4

4 1 0

несколько уменьшаются. Поперечное сужение до концент­ раций водорода порядка 0,1% остается на уровне значе­ ний для вакуумированного металла, но при дальнейшем введении водорода существенно уменьшается.

На рис. 201 приведено влияние водорода на свойства сплава ВТ22 после отжига (образцы после наводорожи-

0,10% Н2. Как отмечалось выше, снижение пластичности сплава ВТ22 в интервале концентраций 0,002—0,05% Н2, по-видимому, связано не с водородной хрупкостью, а с развитием в наводороженных образцах превращения р-*-со при деформации. Заметим, что и микроструктура сплава ВТ22 в большей степени меняется с увеличени­

386]. Полученные в этих работах данные подтверждают в основном результаты наших собственных исследова­ ний, описанных выше.

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СКЛОННОСТЬ а+р-СПЛАВОВ К ВОДОРОДНОЙ ХРУПКОСТИ

Термическая обработка оказывает существенное влия­ ние на водородное охрупчивание а+р-сплавов. Этот воп­ рос был исследован Бартом и сотрудниками [335] на

411

примере сплава Ti—ЗМп complex. Образцы из сплава Ti—ЗМп complex были подвергнуты различной термиче­ ской обработке, в результате которой был получен мате­ риал с четырьмя уровнями прочности (84, 105, 120 и

126кгс/мм2). Термическая обработка состояла в закалке

ипоследующем старении. Проведенные исследования по­ казали, что с уменьшением прочности вредное влияние водорода уменьшается и при пределе прочности ниже 84 кгс/мм2 не сказывается почти совсем. Эти данные по­ лучили подтверждение и в более поздней работе Барта

[342].Более высокую склонность к водородному охруп­ чиванию после упрочняющей термической обработки так­ же обнаружили Шлейхер и Цвикер [387] на сплаве

Ti—5Cr—ЗА1.

Вильямс, Швартцберг и Джаффи [338] пришли к вы­ воду, что водородное охрупчивание в конечном итоге оп­ ределяется не пределом прочности, а температурой окон­ чательной термической обработки: чем ниже температу­ ра окончательной термической обработки, тем ниже должно быть максимально допустимое содержание во­ дорода (табл. 37).

Т а б л и ц а 37

Влияние температуры окончательной термообработки сплава T i—ЗМп complex на допустимые концентрации водорода

Из этих данных следует, что между пределом прочно­ сти и максимально допустимым содержанием водорода нет взаимосвязи, а между температурой окончательной термической обработки и допуском на содержание водо­ рода существует строгая зависимость.

В работе [388] было исследовано водородное охруп­ чивание сплава Ti—4А1—4Мп, подвергнутого перед испы­ танием растяжению на 6% и старению при температу-

4 1 2

pax от 0 до 80° С. Было обнаружено, что если время ста­ рения меньше 1 ч, то хрупкого разрушения при малой ско­ рости деформации не наблюдается при всех исследован­ ных концентрациях водорода. После старения в течение от 1 до 10 ч образцы сплава, содержащие 0,025—0,04% водорода, разрушались хрупко, но если длительность старения превышала 10 ч, то пластичность сплава вос­ станавливалась.

Было обнаружено [332], что водород приводит к рез­ кому снижению пластичности сплава ВТЗ-1 после крат-

ковременного старения при температуре 550° С (рис. 202). Снижение пластичности а+р-сплавов при кратковремен­ ном старении при повышенных температурах наблюдает­ ся в сплавах и без водорода. Это снижение пластичности объясняют тем, что на первых стадиях распада метастабильной p-фазы выделения a -фазы очень дисперсны.

Впроцессе старения выделения a -фазы коагулируют, что сопровождается повышением пластичности а+р-сплавов.

Всвязи с этим данные, приведенные на рис. 202, можно объяснить тем, что водород увеличивает количество P-фазы, а следовательно, и эффект старения.

413

На рис. 203 показано влияние водорода на механиче­ ские характеристики сплава ВТ14 после различных ре­ жимов термической обработки при скорости растяжения 2,7- 10_4c-1. Водород почти не влияет на свойства сплава ВТ 14 после закалки и изотермического отжига при кон­ центрациях от 0,002 до 0,05%- После старения механи­ ческие свойства сплава ВТ14 сильнее зависят от содер­ жания водорода.

Пределы прочности и текучести повышаются с увели­ чением содержания водорода, поперечное сужение также несколько повышается, но относительное удлинение су­ щественно уменьшается при концентрациях более

0,03% Н2.

Малая склонность сплава ВТ14 к водородной хрупко­ сти при всех исследованных режимах термической обра­ ботки может быть объяснена тем, что водород хорошо растворяется в p-фазе сплава ВТ14 без образования гид­ ридов и количество введенного водорода поэтому было недостаточным, чтобы вызвать хрупкость. Однако после кратковременного старения водород и в этом сплаве уси­ ливает провал пластичности.

Такие результаты были получены на материале с зер­ нистой структурой. Эти данные не позволяют оценить склонность к водородной хрупкости сварных соединений. Структура околошовной зоны, в которой обычно зарож­ даются трещины, ведущие к разрушению сварного соеди­ нения, представлена не равноосной структурой, а иголь­ чатой.

В связи с этим представляют интерес исследования по влиянию закалки из p-области на склонность а + р - титановых сплавов к водородной хрупкости. В работе [332] было показано, что водород сильнее влияет на ме­ ханические свойства а+р-сплавов после закалки из р-об- ласти (рис. 204), чем после стандартного отжига. Так, например, водород не приводит к существенному повы­ шению прочности сплавов ВТЗ-1 и ВТ6 после стандарт­ ного отжига, а после закалки из p-области водород су­ щественно повышает их пределы прочности. Сплав ВТ6 в отожженном состоянии не испытывает хрупкого раз­ рушения даже при 0,15% Н2, а в закаленном состоянии хрупкое разрушение наступает при содержании водоро­ да более 0,02%. Пластичность сплава ВТЗ-1, закаленного из p-области, резко снижается уже при концентрации водорода, равной 0,030%.

4 1 4

Исследования показали, что сплав ВТЗ-1 после закал­ ки из p-области более склонен к водородной хрупкости при малых скоростях деформации, чем при больших. Эта закономерность иллюстрируется рис. 205, па котором

415