Понятие о металлах и сплавах

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

  4. Выбор основного и вспомогательного оборудования. 
 

  В состав линии стана входит следующее оборудование: листораскладчик, рольганг перед печью, проходная рольганговая электрическая печь ОКБ 4213, станинные ролики перед клетью, рабочая клеть 500x1400x1700 мм, станинные ролики за клетью, рольганг перед ножницами, ножницы листовые гильотинные, рольганг за ножницами. 

   Листораскладчик служит для подачи листов на приемный рольганг перед печью с помощью вакуумных присосок. Грузоподъемность одной присоски – 25 кг.

   Печь  ОКБ 4213 служит для нагрева титановых листов и их сплавов. Диапазон рабочих температур 750 – 950°С. Мощность печи – 1740 кВт. Диаметр печных роликов – 200 мм. Скорость покачивания в камере нагрева – 4 м/мин.

   Гильотинные ножницы – ножницы с нижним резом, служат для резки проката, обрезки кромки. Длина ножа – 1700 мм. Максимальная толщина разрезаемого металла – 6,0 мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Термообработка, травление  листов

сплава  От4-1 и 6Al4V. 

  Для титановых сплавов применяются  следующие виды термической обработки: отжиг, закалка, закалка и старение. Отжиг состоит из нагрева их при температурах выше температуры начала рекристаллизации, но ниже температуры полиморфного превращения и последующего охлаждения на воздухе. Цель отжига — завершение формирования структуры сплавов в результате процесса рекристаллизации, выравнивание структурной и концентрационной неоднородности, а также механических свойств сплавов.

  Для стабилизации структуры и свойств  сплавов применяют также двойной отжиг и изотермический. Двойной отжиг состоит из нагрева сплава при температурах на 20—160°С ниже температуры полиморфного превращения, охлаждения на воздухе, второго нагрева при температурах на 300 — 450° С ниже температуры полиморфного превращения и охлаждения на воздухе.

  Изотермический  отжиг состоит из нагрева сплава при температурах на 20—160°С ниже температуры полиморфного превращения, переноса в печь (или охлаждение в печи) с температурой на 300—450° С ниже температуры полиморфного превращения, выдержки и охлаждения на воздухе.

  Для снятия внутренних напряжений в деталях, изделиях или полуфабрикатах производится неполный отжиг (при пониженных температурах).

  Закалка и старение являются упрочняющей  термической обработкой титановых сплавов и применяются для получения высокой прочности в сочетании с удовлетворительной пластичностью. Цель закалки — фиксирование метастабильной β-фазы или продуктов ее превращения при быстром охлаждении (мартенсит).

  Закалка состоит из нагрева при температурах существования β-фазы и резкого охлаждения (преимущественно в воде) с этих температур. Для сплавов с преобладанием α-структуры, а также для сплавов с небольшим количеством β-фазы закалка не применяется. Для сплавов с (α + β)-структурой нагрев под закалку производится при температурах (α + β)-области. Закалка с температур верхней части (α + β)-области приводит к фиксированию мартенсита; закалка с температур нижней части (α + β)-области приводит к фиксированию метастабильной β-фазы. В обоих случаях после закалки в структуре сплава имеется α-фаза, практически не претерпевающая изменений при закалке и старении.

  Для β-сплавов нагрев под закалку преимущественно производится при температурах выше полиморфного превращения или в верхней части (α + β)-области.

  Температура полиморфного превращения: сплава 6Al4V – 980 ― 1010°С,

                                                                            сплава От4-1 – 910 ― 950°С.  

  Для термообработки плит и листов из титановых  сплавов применяют электрические  печи сопротивления колпаковые, проверенные  на технологическую точность. Печи для термообработки должны обеспечивать равномерный и качественный нагрев и выдержку при заданной температуре. Допустимое отклонение температуры в рабочем пространстве ± 10°С.

Техническая характеристика печей: 

 
 
 
 
 

Термообработка  сплава От4-1. 

  Нагрев  перед горячей прокаткой производят в печи СРЗ 20.80 при температуре равной 1070°С, для повышения пластичности металла;

  Нагрев  перед теплой прокаткой производят в печи ОКБ 4213 при температуре равной 750°С;

  Нагрев  перед прогладкой производят в печи ОКБ 4180 при температуре равной 500°С;

  Отжиг производят в печи ОКБ 16.100 при температуре равной 700°С, время отжига – 35-40 минут. 
 
 

   Термообработка  сплава 6Al4V. 

   Нагрев  перед горячей прокаткой производят в печи СРЗ 20.80 при температуре  равной 1080°С;

   Нагрев  перед теплой прокаткой производят в печи ОКБ 4213 при температуре равной 850°С;

  Нагрев  перед прогладкой производят в печи ОКБ 4180 при температуре равной 500°С;

   Отжиг производят в печи ОКБ 16.100 при температуре  равной 750°С, время отжига –35 – 40 минут. 
 

   Режимы  травления. 

   Операция  травления служит в основном для  снятия окалины, наводораживаемого слоя, для последующего контроля поверхности. 

   Перечень  и характеристика химикатов для 

   приготовления травильных растворов. 

 
 

   Состав  кислотных растворов  для травления. 

 
 

   Травление листов сплава 6Al4V. 

   Травление производят в свежем азотно-плавиковом растворе (HNO₃+HF) с величиной стравливаемого слоя равной 0,27 мм на толщину металла. Затем в соляно-плавиковом растворе (HCl+HF) с величиной стравливаемого слоя равной 0,03 мм на толщину металла. После прокатки производят травление в свежем соляно-плавиковом растворе (HCl+HF) с величиной стравливаемого слоя равной 0,10 мм на толщину металла. Окончательное осветление металла производят в свежем соляно-плавиковом растворе (HCl+HF) с величиной стравливаемого слоя равной 0,05мм на толщину металла. 
 
 

Травление листов сплава От4-1.  

   Травление производят после горячей прокатки в свежем соляно-плавиковом растворе (HCl+HF) с величиной стравливаемого слоя равной 0,30 мм на толщину металла. Затем травление проводят после теплой прокатки в соляно-плавиковом растворе (HCl+HF) с величиной стравливаемого слоя равной 0,10 мм на толщину металла. Окончательное осветление производят в слабом соляно-плавиковом растворе (HCl+HF) с величиной стравливаемого слоя равной 0,01 – 0,03 мм на толщину металла. 
6. Механические испытания

   готовых листов. 

  Испытание на растяжение титановых сплавов производится в соответствии с требованием действующих стандартов; при этом скорость передвижения захватов (при холостом ходе машины) должна быть в пределах 10—15 мм/мин.

  Испытание листов толщиной 0,3 – 0,8мм производится на специальном образце, а листов толщиной 0,8 – 10,0 мм — на стандартном образце с расчетной длиной

  l_o= 5,65√F_o

   

  Плиты толщиной 12 мм и более испытываются на образцах диаметром 5 мм с пятикратной расчетной длиной. На аналогичных образцах допускается испытание листов толщиной от 8,0 до 10,0мм. Испытание на растяжение ленты и полос производится на образцах с расчетной длиной l_o= 5,65√F_o; при этом для лент толщиной от 0,3 до 0,45 используется также специальный образец.

  Прутки, поковки и штамповки испытываются на образцах диаметром 5 мм с расчетной длиной 25мм, при этом прутки из сплава ВТ16, при невозможности вырезать стандартный образец, допускается испытывать на образцах диаметром 3 мм с нестандартной головкой.

  Испытание на растяжение цельнотянутых и сварных  труб производится на образцах с расчетной длиной l_o=11,3√F_o, а прессованных — с расчетной длиной l_o= 5,65√F_o. 
 

   Механические  и технологические  свойства

   листов  из титановых сплавов.