Химический состав некоторых титановых сплавов

Структурный тип	Марка сплава	Химический состав, %
		Al	Mo	Cr	V	прочие
	ВТ5-1	4,5…6	-	-	-	2…3 Sn
+	ВТ3-1 ВТ6 ВТ8	5,5…7 5,5…7 6…7,3	2…3 - 2,8…3,8	1…2,5 - -	- 4,2…6 -	0,15…0,40 Si 0,2…0,7 Fe - 0,2…0,4 Si
	ВТ15	2,3…3,6	6,8…8	9,5…11	-	-

Рассмотрим фазовые превращения на примере сплавов титан – молибден. Сплавы нагревали в область и твердого раствора  и после выдержки проводили закалку. Получаемые структуры представлены на диаграмме (рис. 21).

Рис. 21. Структуры, получаемые в сплавах титан-молибден различного

химического состава после закалки из области твердого раствора 

На диаграмме линии М_н и М_к показывают температуры начала и окончания мартенситных превращений. В зависимости от содержания легирующего элемента (Мо, %) происходит три разновидности мартенситного превращения:

1. При С  С₁

Фаза  является перенасыщенным твердым раствором замещения легирующих элементов в Ti_ с несколько искаженной гексагональной кристаллической решеткой. Упрочнение сплава слабое при удовлетворительной пластичности.

2. В случае С₁  С  С₂ происходит превращение

Фаза  представляет собой перенасыщенный твердый раствор в Ti_ с ромбической кристаллической решеткой. В результате снижается прочность и твердость сплава, увеличивается пластичность.

3. При концентрации легирующего элемента С₂  С С₃ (частично) и С₃  С  С₄ имеет место следующее превращение:

Фаза  с гексагональной кристаллической решеткой образуется при закалке внутри -фазы путем смещения атомов и когерентно с ней связана. Формирование -фазы сильно охрупчивает сплавы титана и является нежелательным.

При концентрации легирующего элемента С  С₄, в результате закалки сплавы сохраняют структуру исходного твердого раствора , которую они получили при нагревании выше температуры Ас₃.

Процессы, происходящие при термической обработке конкретных титановых сплавов, описываются диаграммами изотермического превращения переохлажденного твердого раствора  (рис. 22).

Рис. 22. Диаграмма изотермического превращения переохлажденного

твердого раствора  в сплаве титана с 8 % молибдена (С₂  С С₃) (см. рис. 21)

На диаграмме видно три интервала различных фазовых превращений:

 при t = 500…800 С происходит превращение    с сохранением некоторого количества остаточной -фазы;

 при t = 350…500 С образование -раствора развивается через получение промежуточной хрупкой -фазы;

 при t  350 С (М_н) -раствор превращается в фазу  (мартенситное превращение).

При последующем старении закаленных титановых сплавов при концентрации С₂ СС₃ происходит распад мартенситной -фазы и остаточной -фазы:

1.   + ;

2.    + ; (при температуре старения t_ст 500 С);

   +    +  (при температуре старения t_ст500 С).

В процессе старения закаленных сплавов происходит упрочнение (рис.23).

Рис. 23. Изменение прочности сплава Ti-8Mo при старении и схема микроструктуры

Для титановых сплавов применяют следующую термическую обработку:

 отжиг рекристаллизационный деформированных сплавов при 670… 850 С в вакууме или среде инертного газа;

 закалка и старение с целью упрочнения. Упрочнение зависит от количества  и -фазы;

 азотирование в среде азота при температуре 850…950 С с выдержкой 30…60 часов. Толщина слоя  = 0,05…0,15 мм, твердость HV 750…900.