3.3 Термічна обробка титанових сплавів

Для чистого титану та а-сплавів після пластичної деформації за­стосовують рекристалізаційне відпалення. Температура процесу не повинна перевищувати Ас3 через інтенсивний ріст зерна в однофазній Р-області. Напівфабрикати з титану та псевдо-а-сплавів ефективно знеміцнюються також при дорекристалізаційному відпаленні. Відпа-лення з метою зняття нагартовки (а+Р)-сплавів передбачає нагрівання до температур 800°С, витримку та охолодження на повітрі.

Для (а+Р)-сплавів застосовують ізотермічне відпалення. Перша стадія передбачає нагрівання до 800-950°С, на цьому етапі усувається нагартовка, надалі сплави охолоджуються (з піччю або перенесенням до іншої печі) до температури (500-650°С), витримуються при цій те­мпературі, це забезпечує високу стабільність Р-фази, та охолоджують­ся на повітрі. Ізотермічне відпалення забезпечує поєднання високої міцності, жароміцності та пластичності сплавів.

Для (а+Р)-сплавів застосовують також подвійне відпалення. Основна відмінність такого процесу від ізотермічного - між першою та другою температурами витримки сплав охолоджують на повітрі до кімнатної температури. Після такого охолодження в сплаві фіксується метастабільна Р-фаза, що розпадається на другій ступені нагрівання. Сплав набуває більш високої міцності, пластичність - зменшується.

Для зменшення залишкових напружень після механічної обробки або зварювання використовують неповне відпалення (450-650°С).

Зміцнювальна термообробка титанових сплавів складається з га­ртування та старіння. Оптимальні температури гартування визнача­ються природою метастабільних фаз. Якщо при гартуванні а '' -фаза не утворюється температура нагрівання має забезпечувати при гартуванні фіксування а+Р - структури з максимальною кількістю метастабільної Р-фази (Тгарт. наближається до Ткрит). В іншому випадку, температура гартування може бути вищою за Ткрит., але не повинна перевищувати Ас3. Структура після гартування в цьому випадку складається з а+а +Р. Така різниця пов' язана із різною ефективністю зміцнення при розпаді а - та а - фаз (розпад а - фази супроводжується інтенсивним зміцненням). Псевдо-Р-сплави гартують з температур дещо вище Ас3.

Старіння рекомендують проводити при температурах 500-600°С, це дозволяє уникати появи с -фази, зміцнення пов' язане із виділеннямдисперсної а-фази. Якщо со-фаза не утворюється або її кількість незначна старіння можливе при 450-500°С.

Для титанових сплавів застосовують ХТО: азотування та окси­дування. Ці операції підвищують опір зносу, міцність до втоми, коро­зійну стійкість та жаростійкість. Основним недоліком є висока крих­кість поверхневих шарів, що підвищує чутливість до надрізів та трі­щин. Азотування проводять при 850-950°С в атмосфері азоту із дода­ванням аргону (парціальний тиск 0,5-4 кПа), рідше - в аміаку. Добре азотуються ВТ4, ВТ5, ВТ8, ВТ14, гірше - ВТ3, ВТ1.

Оксидування передбачає нагрівання титанових сплавів до 725­850° С в окисному середовищі впродовж 1-5 год. з наступним відпа-ленням у вакуумі при 750-850°С.