Вступ. Високоміцний (a + β)- титановий сплав ВТ6 системи (Ti-Al-V) – один з найбільш уживаних як у нас, так і за кордоном. За літературними даними, близько 50 % використовуваного в авіакосмічній галузі титану припадає на сплав Ti-6Al-4V. Серед численних методів зміцнення поверхні – дифузійне азотування титанових сплавів залишається перспективним, ефективним і економічно виправданим методом хіміко-термічної обробки. Азотування високоміцних (a + β)- титанових сплавів за діючими в авіаційній галузі технологічними інструкціями, хоча й забезпечує необхідний рівень зміцнення поверхні та приповерхневих шарів, проте погіршує результат попередньої термічної обробки, яка задає рівень об’ємного зміцнення матеріалу.

Мета роботи – встановити вплив обробки в контрольованому азотовмісному газовому середовищі на механічні властивості титанового сплаву ВТ6.

Методика досліджень. Азотування сплаву ВТ6 здійснювали на установці, яка розроблена та виготовлена в ФМІ НАН України. Азотування сплаву ВТ6 здійснювали в розрідженому динамічному потоці азоту за кількома режимами рис.1.

а

б

в

Рисунок 1. – Схеми термічної та хіміко-термічної обробок титанового сплаву ВТ6: а – R1; б – R2; в – R3.

Результати досліджень. За результатами досліджень на розрив зразків сплаву ВТ6 встановлено, що всі проведені хіміко-термічні обробки задовольняють вимоги технічного завдання за рівнем міцності сплаву (900...950 МПа) (табл. 1). Найменша втрата міцності сплаву (s_В і s_0,2) спостерігається після азотування за режимом R1 (на 1,3 і 1,2 % відповідно), а найбільша – за режимом R3 (на 2,6 і 3,1 % відповідно). Аналогічні закономірності спостерігаються і для відносних видовження і звуження. Найнижче значення цих характеристик фіксується після хіміко-термічної обробки за режимом R3 – ізотермічне азотування. Тенденція до збільшення відносного видовження у зразків сплаву після цього режиму хіміко-термічної обробки найменша, а зниження рівня відносного звуження – найбільше (на 19,2 %).

Таблиця 1 – Механічні характеристики сплаву ВТ6 після ХТО*

Характеристика

Режими

R1

R2

R3

s_В, МПа

924

905

912

s_0,2, МПа

878

873

861

d, %

10,7

10,5

9,9

y, %

41,2

41,8

37,9

* випробування виконані на зразках згідно ГОСТу 1497-84.

Висновки. Таким чином, азотування за режимом R1 забезпечує найвищий рівень механічних характеристик (s_В, s_0,2, d, y) сплаву ВТ6 з регламентованим рівнем приповерхневого зміцнення. Тобто, така обробка суміщає в одному технологічному циклі формування азотованого шару заданих параметрів та термічну обробку матриці сплаву для забезпечення необхідного рівня міцності.