Труш В.С., Лук’яненко О.Г.

твердорозчинне зміцнення сплаву ВТ1-0 термообробкою в азот- та вуглецевмісному газових середовищах

(Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, м. Львів)

Вступ. Наприкінці ХХ сторіччя проявив себе науково-технічний напрям з позитивного використання впливу на механічні властивості твердорозчинно зміцненого киснем приповерхневого шару титанових сплавів під час термічної обробки [1]. Зокрема, встановлені параметри зміцнення киснем приповерхневого шару, за якого підвищуються втомні властивості титанового сплаву ВТ1-0. У такому шарі створюються стискальні напруження, подрібнюється субзеренна та утворюється коміркова дислокаційна структура [2].

Однак для твердорозчинного зміцнення поверхні титанових сплавів, окрім кисню, можна застосувати й інші елементи втілення – азот та вуглець.

Тому, мета роботи – термодифузійним насиченням на основі елементів втілення (азоту та вуглецю) сформувати приповерхневий шар, який підвищить втомну довговічність титанового сплаву ВТ1-0, та виявити структурні зміни у цьому шарі.

Методика та матеріали досліджень. Хіміко-термічну обробку (ХТО) титану здійснювали на установці для термічної обробки в вакуумі та контрольованих газових середовищах. Режими ХТО вибирали за встановленими кореляціями між температурно-часовими й газодинамічними параметрами насичувального середовища й характеристиками зміцнених шарів. Зміною парціального тиску газових компонентів, тривалості насичення і швидкості їх натікання в реакційну камеру одержували зміцнені шари із різним рівнем поверхневого зміцнення K (де K = ((H_μ^пов – H_μ^c)/H_μ^с)´100 %, де: H_μ^пов — твердість поверхні металу; H_μ^c - твердість його серцевини) і різною глибиною зміцненої зони l. Мікротвердість визначали за навантаження 50 г.

Результати та їх обговорення. Визначено параметри зміцненого шару K, l на титані ВТ1-0 після твердорозчинного зміцнення приповерхневого шару азотом (рис. 1 а) та вуглецем (рис. 1 г), які забезпечують підвищення втомної довговічності за чистого згину (рис. 1 б, д).

За результатами трансмісійної електронної мікроскопії при зміцненні вуглецем дислокації еволюціонують у впорядковану структуру дислокаційних петель (рис. 1 в), а за зміцнення азотом спостерігаємо впорядковані плоскі скупчення дислокацій (рис. 1 е).

Висновки. Встановлено характеристики зміцненого шару (K, l) титанового сплаву ВТ1-0 за твердорозчинного зміцнення у азот- та вуглецевмісному середовищі, які забезпечують підвищення втомної довговічності за чистого згину за ±ε_а = 0,6%, а також виявлено мікроструктуру таких шарів.

Література.

1. Оцінка експлуатаційної придатності виробів з титанових сплавів різних структурних класів з газонасиченими шарами / В.М. Федірко, А.Т. Пічугін, О.Г. Лук’яненко, З.О. Сірик // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 1996. – т. 32, № 6. – С. 49-54.

2. Твердорастворное упрочнение поверхностного слоя титановых сплавов: ч. 2 Влияние на металлофизические свойства / Федирко В.Н., Лукьяненко А.Г., Труш В.С. // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2014. – №12(714). – С. 26-30.