Повышение служебных характеристик тонкостенных сварных конструкций из титановых сплавов низкотемпературным отжигом

• Автор: Коломенский, Борис Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ.

1.1. Особенности структуры и механические свойства зоны термического влияния сварных соединений титана и его сплавов псевдоа

и маргенси гного типа.

1.2. Влияние скорости охлаждения при сварке и режимов отжига на кратковременные механические характеристики сварных титановых соединений
1.3. Воздействие отжига на служебные характеристики сварных соединений и основного металла титановых сплавов.

1.4. Влияние остаточных напряжений, микроструктуры и нагартовки

на характеристики работоспособности сварных титановых соединений

1.5. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧ РАБОТЫ

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Характеристика исходных материалов.
2.2. Методы исследований
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВАРИАНТОВ ОТЖИГА НА СКЛОННОСТЬ К НАВ0Д0Р0ЖИВАНИ И СТОЙКОСТЬ К ЗАМЕДЛЕННОМУ РАЗРУШЕНИЮ ТИТАНОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.
3.1. Влияние поверхностных оксидных плнок, формирующихся в процессе сварки и отжига, на содержание водорода в сварных соединениях технического титана.
3.2. Сравнительное влияние режимов отжига на характеристики работоспособности различных зон сварных соединений сплава ОТ4
Выводы и результаты по главе 3
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ОТЖИГА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОЕДИНЕНИЙ, СВАРЕННЫХ НА МЯГКИХ И ЖЕСТКИХ РЕЖИМАХ
4.1. Циклическая долговечность
4.1.1. Влияние мягких и жестких режимов аргонодуговой сварки
на выносливость сварных соединений титановых сплавов
4.1.2. Влияние режимов отжига на циклическую долговечность титановых сварных соединений, выполненных на различных режимах аргонодуговой сварки
4.2. Кратковременные механические характеристики
4.2.1 Ударная вязкость .
4.2.2 Временное сопротивление разрыву и технологическая пластичность.
Выводы и результаты по главе 4.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Последующий отжиг сварного соединения (например, в процессе эксплуатации конструкции) не сопровождается заметшим изменением механических свойств, поэтому сварные соединения таких сплавов не требуют обязательной термической обработки с целью стабилизации структуры. Отжиг сварных конструкций из сплавов этой группы рекомендуется лишь для снятия остаточных сварочных напряжений [2]. Титановые сплавы мартснситного типа характеризуются тем, что непосредственно после сварки расплавленная зона и ЗТВ', нагревавшаяся при температуре выше Ткр-, содержат в своей структуре большее или меньшее количество мартенситной а1 (а") фазы. Фаза а1 имеет повышенную прочность и пониженную пластичность по сравнению с а- или р- фазами. Поэтому непосредственно после сварки сварное соединение сплавов мартенситного типа имеет большую прочность и меньшую пластичность ПО'сравнению со свойствами ОМ. Кроме того, сварное соединение сплавов мартенситного типа термически нестабильно и может быть еще больше упрочнено вследствие дисперсионного твердения при длительном нагреве в определенном интервале температур (0-0 °С). Многочисленными исследованиями сплава ВТ6 показано, что хрупкая о- фаза в сплаве ни в процессе сварки, ни при термообработке не образуется. Это является значительным преимуществом сплава ВТ6. В работах [2, 3] отмечается, что сварные соединения рассматриваемых сплавов обладают высокой пластичностью в широком интервале скоростей охлаждения при сварке. Так, для титана ВТ1-0 скорость охлаждения, обеспечивающая высокую пластичность, составляет . С/с, для сплавов ОТ4 и ВТ6 - . С/с соответственно. В [7] авторами установлено* что-размер зерна и количество мартенсит-ной фазы влияют на предел прочности сварных соединений^ титановых сплавов, и-эти два фактора связаны-со скоростью . Найдена зависимость между снижением предела прочности и возрастанием величины вводимой теплоты при сварке, а также зависимость между пределом прочности и скоростью охлаждения. Большей скорости охлаждения также сопутствуют рост относительного удлинения и пластичности. В работе [1] сообщается, что ударная вязкость технически чистою титана имеет тенденцию к снижению при увеличении числа проходов-при сварке, тогда как предел прочности оказался максимальным при четырехпроходной сварке. В ряде источников указывается, на пластическое деформирование в процессе сварки металла ЗТВ’и шва, в результате чего повышается его предел текучести [4, 5]. По литературным данным отжиг не оказывает существенного влияния на кратковременные механические свойства сплавов данных типов. МІ Іа; а0,г = 0. МПа; 5 = . Структура металла после термообработки не изменилась и представляла собой пластинчатую а'- фазу. В работе [7] отмечается повышение угла загиба сварных соединений сплава ОТ4-У после отжига по режиму 0 °С, мин. Данные работы [8] о кратковременных механических свойствах сварных образцов псевдоа - сплава ВТ толщиной 2,0 мм с продольным швом приведены в табл. Таблица 1. Влияние температуры вакуумного отжига с выдержкой 1 ч. Т °С 1 ОТЖ. Временное сопротивление разрыву, МІ 1а Относительное удлинение, % (,3 л/^) Угол загиба, град. Воздушный отжиг в интервале 0. МПа и увеличивает угол загиба на . ОШЗ. В работе [2] приводятся свойства сварного соединения сплава ОТ4 толщиной 2 мм после различных вариантов термообработки (см. Согласно данным табл. Авторы указывают, что дисперсионное твердение при распаде а'- фазы этих сплавов незначительно, а количество Р“ фазы столь мало, что не оказывает заметного влияния на свойства сварного соединения |2]. Таблица 1. Вариант обработки Фазо- вый состав Временное сопротивление разрыву, МПа Угол загиба, фад. Сварка + отжиг а+р (следы). Сварка + нафев 0 °С, ч. Сварка + отжиг + нагрев' 0 °С, ч. При этом сварные соединения имели удовлетворительную пластичность, которая сохранялась и после нафева при 0-0° С длительностью до 0 часов. Метастабильная р- фаза в шве и основном металле полностью перешла в а-фазу без образования интерметаллических соединений. Угол загиба после выдержки при 0-0 °С в течение 0 часов возрос с.