Остання редакція: 2016-08-16
Тези доповіді
Лук’яненко О.Г., Труш В.С.
вплив парціального тиску кисню на приповерхневий шар сплавів ВТ1-0 та Zr-1%Nb за термічної обробки
(Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, м. Львів)
Вступ. Завдяки поєднанню унікальних фізико-механічних властивостей сплави на основі титану та цирконію широко використовуються у різних галузях промисловості. Спільною особливістю цих металів є висока реакційна здатністю до елементів втілення (зокрема кисню), насичення якими приводить до твердорозчинного зміцнення приповерхневого шару металу. Слід відмітити, що насичення цих матеріалів, а відтак твердорозчинне зміцнення, відбувається під час технологічних або експлуатаційних нагрівів, термічної або хіміко-термічної обробок. У цьому випадку в металі формується приповерхневий газонасичений шар певної глибини з градієнтом концентрації кисню, а відтак і градієнтом твердості.
Мета роботи – встановити вплив парціального тиску кисню за термічної обробки в контрольованому кисневмісному газовому середовищі на поверхню та приповерхневий шар титанового ВТ1-0 та цирконієвого Zr-1%Nb сплавів.
Методика досліджень. Приповерхневий газонасичений шар формували на зразках титанового сплаву ВТ1-0 та цирконієвого сплаву Zr-1%Nb, виготовлених з пластин товщиною ~1 мм, термічною обробкою T = 750°С, t = 5 год у контрольованому газовому середовищі за різного парціального тиску кисню: РО2=2,6·10-2 Па – режим Р1; РО2=2,6·10-3 Па – режим Р2; РО2=2,6·10-4 Па – режим Р3.
Результати досліджень. Згідно з отриманими результатами (табл. 1 та рис. 1) твердість поверхні після різних режимів обробок змінюється: для сплаву ВТ1-0 в діапазоні від HV0,49 = 340±35 до HV0,49 = 850±45, для сплаву Zr-1%Nb від HV0,49 = 245±35 до HV0,49 = 550±40. Враховуючи що розчинність кисню в
α-титані становить 33 % ат., а в α-цирконії – 27% ат., а за температури 750°C швидкість дифузії кисню в цих сплавах приблизно однакова, тому після ХТО питомий приріст маси зразків та градієнт твердості у приповерхневому шарі титану більший ніж у цирконію.
Сплав ВТ1-0 менш чутливий до кисню ніж цирконієвий сплав Zr-1%Nb: після обробки за режимом Р1 (РО2 = 2,6·10-2 Па) на поверхні титанового сплаву проявляються границі зерен (рис. 2 а) в результаті швидшої дифузії кисню границями зерен і малої швидкості утворення суцільної оксидної плівки, у той час як поверхня сплаву Zr-1%Nb вкрита суцільною оксидною плівкою і границі зерен проявляються менше (рис. 2 б).
Висновки. Термічна обробка у газовому середовищі за різного парціального тиску кисню зумовлює більший градієнт твердості у приповерхневому шарі сплаву ВТ1-0 ніж на цирконієвому сплаві Zr-1%Nb. Пониження парціального тиску кисню 2,6·10-2…2,6·10-4 Па під час ХТО зменшує приріст маси в ~5 раз для ВТ1-0 та у ~8 раз для Zr-1%Nb.