Файл: Колачев, Б. А. Механические свойства титана и его сплавов.pdf

В работах [201—203] листовому образцу до испытаний придава­ ли вытяжкой эллипсоидную или сферическую форму, а затем подвер­ гали испытаниям на двухосное растяжение внутренним давлением.

По результатам испытаний на двухосное растяжение определя­ ли максимальное утонение образца в зоне полюса шарового сегмен­ та, а также условное <тв.д и истинное S B.n напряжения:

В работе [202] было изучено влияние термической обработки на прочность сплавов ВТ14, ВТ15 и ВТ16 при двухосном растяжении. Плоскую квадратную заготовку размерами 210X210 мм, вырезанную из листа, жестко зажимали по кольцевому контуру и подвергали гидрав­ лической вытяжке, после которой получался образец в форме сферического сегмента заданной высоты (рис. 83). Вытяжку производили с утонением стенки в полюсе сег­ мента, так что место разрушения при последующем испы­ тании образцов на двухосное растяжение было заранее предопределено. Заготовки перед вытяжкой подвергали смягчающей термической обработке (закалке или отжи­ гу в вакууме) для облегчения деформирования, а после вытяжки упрочняющей термической обработке (закалке

истарению). Для сравнения свойств сплавов при осевом

идвухосном растяжении после испытания сферических сегментов из их плоских фланцев были вырезаны образ­ цы вдоль и поперек прокатки и испытаны на растяжение.

Полученные результаты показали, что понижение температуры старения приводит к повышению прочност­ ных свойств и снижению пластичности сплавов ВТ14, ВТ16, ВТ15 как при двухосном, так и при одноосном ра­ стяжении.

170

Наибольшая прочность при двухосном растяжении для сплава ВТ16 получена после закалки с 800° С в воде и старения при 480° С в течение 16 ч, а для сплава ВТ 16

Прочность поперечных образцов сплавов ВТ14 и ВТ16 больше прочности продольных. Указанная анизотропия характерна для а и а+р-титановых сплавов. Прочность

ипластичность листов р-титанового сплава ВТ15 вдоль

ипоперек листа практически одинакова.

Истинная деформация состаренного сплава ВТ15 при двухосном растяжении в два—четыре раза меньше ис­ тинной деформации сплава ВТ16, в то время как удлине­

ность при одноосном растяжении на 5—15 кгс/мм2 и не влияет на прочность при двухосном растяжении. Поэтому отношение ав.д/ав для плакированных листов больше

(1,22—1,26), чем для неплакированных (1,06—1,14).

Плакирование не повлияло на удлинение при одноосном растяжении, но в два раза увеличило утонение при двух­ осевом растяжении. Плакированные листы сплава ВТ16 при двухосном растяжении имеют даже большую проч­ ность, хотя плакировка существенно разупрочняет их при одноосном растяжении. Образцы из неплакированных листов сплавов ВТ14 и ВТ16 разрушаются, как правило, по волокну путем среза. Излом волокнистый. Образцы из плакированных листов этих сплавов разрушаются также в направлении прокатки, но направление излома менее ориентировано; линия излома имеет форму кривой с частыми ступеньками. Разрушение носит вязкий харак­ тер и происходит путем среза как при одноосном, таки при двухосном растяжении.

Образцы из р-титанового сплава ВТ15 при симмет­ ричном двухосном растяжении разрушаются срезом вяз­ ко по нескольким меридиальным направлениям. Образ­ цы того же сплава после старения разрушаются хрупко и в изломе наблюдаются участки межзеренного разруше­ ния. Хрупкий характер разрушения, по мнению авторов работы [202], связан с малой истинной деформацией.

Полирование поверхности листов сплава ВТ14 повы­ шает прочность при двухосном растяжении со 132 до

171

160 кгс/мм2 с одновременным повышением пластичности (утонение возрастает с 5 до 8%). Отметим, что предел прочности исследованных листов при одноосном растя­ жении составлял 118 кгс/мм2.

Окалина на поверхности листов, наоборот, снижает

ческих сегментов листов сплава ВТ 15 толщиной 0,8 мм. Сплав после вытяжки был закален с 800° С (выдержка 5 мин) и состарен по режиму: нагрев при 480° С, выдерж­ ка в течение 16 ч + нагрев 560° С, выдержка 15 мин. При двухосном растяжении прочность листов сплава ВТ15с окалиной примерно на 10% ниже прочности листов пос­ ле удаления окалины.

В работе [203] приведены результаты испытаний ти­ тановых сплавов на двухосное растяжение двумя мето­ дами: путем растяжения осевой силой плоских образцов с узкой двусторонней выточкой (несимметричное осевое растяжение) и путем нагружения внутренним давлением сферических сегментов с плоскими фланцами, защеплен­ ными жестко по кольцевому контуру — симметричное двухосное растяжение.

На двухосное несимметричное растяжение испытыва­ ли плоские образцы с двусторонней выточкой, ширина которой b в три раза больше толщины утоненной части образца (рис. 83). При такой форме образца в центре выточки создается напряженное состояние несимметрич­ ного двухосного растяжения с отношением главных на­ пряжений 02/01 = 72 и отношением главных пластических деформаций е3/е1= — 1 при е^— 0. В некоторых образцах в середине выточки перпендикулярно действию растяги­ вающих напряжений была сделана сквозная щель разме­ рами 0,3X3 мм; направление щели совпадало с направ­ лением волокна в листе. Такие образцы авторы работы [203] называют надрезанными в отличие от гладких об­ разцов без щели. Максимальные осевые напряжения вы­ числяли по обычным формулам для осевого растяжения.

Свойства сплавов при симметричном двухосном на­ пряженном состоянии изучали при нагружении внутрен­ ним давлением сферических сегментов (рис. 83).

Испытанию подвергали гладкие сферические сегмен­ ты, а также сегменты с надрезами в форме риски или сквозной щели, оканчивающейся по концам усталостной трещиной длиной 2 мм.

172

Образцы сплава ОТ4 испытывали в отожженном со­ стоянии, а образцы сплава ВТ 15 испытывали после за­ калки с 800° С и старения при 480° С в течение 16 ч с до­ полнительным старением при 560°С в течение 15 мин. Сплавы ОТ4 и ВТ15 разрушались вязко и прочность при двухосном растяжении (ав.д) была больше предела проч­ ности (сгв).

Втабл. 21 приведены результаты испытаний гладких

инадрезанных плоских образцов из листа толщиной 1,5 мм. Эти данные показывают, что сплав ОТ4 нечувст­

вителен к надрезу ни при осевом, ни при двухосном ра­ стяжении: прочность этого сплава при двухосном растя­ жении гладкого и надрезанного образцов одинакова и значительно выше предела прочности. Прочность надре­ занного образна сплава ВТ14 при двухосном растяжении

При испытании сферических сегментов из термически упрочненных сплавов ВТ14 и ВТ16 прочность при наличии концентратора напряжений в виде сквозной щели вдвое ниже предела прочности (табл. 22). Чувствительность

173