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

дородом при одной и той же средней его концентрации и тем легче в ней будут возникать трещины.

Существенное влияние, по-видимому, оказывает так­ же характер основы сплава. В отожженном и состарен­ ном состояниях a -фаза образует матрицу сплава, в за­ каленном же состоянии нет непрерывного контакта меж­ ду зернами a-фазы. В а + р-титановых сплавах, одновременно легированных а- и |3-стабилизаторами, уп­ рочнение а- и p-фаз примерно одинаково, но a -фаза в си­ лу гексагональной структуры менее пластична и поэтому менее интенсивно затормаживает распространение обра­ зовавшихся трещин. В итоге переход от а-матрицы к p-матрице должен повышать сопротивление замедлен­ ному хрупкому разрушению, по крайней мере, при ком­ натной температуре.

Во всех трех состояниях (закаленном, закаленном и состаренном и отожженном) длительность инкубаци­ онного периода и время до разрушения уменьшаются с увеличением содержания водорода. Разрушение спла­ ва Ti—4А1—4Мп в отожженном состоянии при прило­ женных напряжениях, равных 112 кгс/мм2 наступает спустя 0,01 с при 0,08% (по массе) Н2, спустя 1 ч при 0,045% (по массе) Н2 и спустя более 100 ч при 0,005% (по массе) Н2.

Авторы [347] приходят к выводу, что состаренный сплав с большей прочностью более склонен к замедлен­ ному разрушению, чем сплав в закаленном состоянии с меньшей прочностью. Упрочнение, достигнутое путем термической обработки, усиливает склонность титановых сплавов к замедленному разрушению, если содер­ жание водорода в них превышает допустимое зна­ чение.

Приведенные выше данные относятся к сплавам с зер­ нистой структурой. Эта структура не отражает структу­ ры околошовной зоны. Поскольку известно, что трещи­ ны возникают преимущественно в околошовной зоне, было целесообразно сравнить склонность к водородной хрупкости металла этой зоны и основного металла.

С этой целью отожженные заготовки сплавов ОТ4 и ОТ4-1 нагревали до 1000° С, выдерживали 30 мин, пос­ ле чего охлаждали на воздухе, а затем наводороживали до разных концентраций. Из этих заготовок после ука­ занной обработки изготовляли Трояновские образцы. После нагрева до 1000° С структура сплава была пла-

457

стинчатой с довольно большими размерами бывшего p-зерна.

На рис. 234 приведена зависимость разрушающих напряжений от времени до разрушения Трояновских об­

цы имеют значительно меньшие разрушающие напряжения после обработки при

.1000° С, чем после обработки при 800° С. Время до раз­ рушения при одном и том же напряжении отличается на один-два порядка. Полученные данные показывают, что, по крайней мере, при длительности нагружения до 100 сут, сплав ОТ4-1 с пластинчатой структурой более склонен к водородной хрупкости, чем сплав с зернистой структурой.

ВЛИЯНИЕ СРЕДЫ НА СКЛОННОСТЬ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

КЗАМЕДЛЕННОМУ РАЗРУШЕНИЮ

Вряде применений титановые сплавы работают при повышенных температурах в атмосфере, содержащей пары воды и масла. Поэтому в работе [393] были про­ ведены исследования по влиянию повышенных темпера­

длительном действии напряжений. Исследования были проведены на листовом материале толщиной 3 мм про­ мышленной поставки.

Испытания при повышенных температурах проводи­ ли по схеме консольного изгиба на образцах с 60° над­ резом глубиной 1,5 мм, оканчивающимся усталостной трещиной глубиной 1,5 мм. Образцы вырезали поперек прокатки. Нагрузку прикладывали в плоскости листа.

458

В работе были использованы образцы в исходном со­ стоянии (состояние поставки) и после вакуумного от­ жига при 670° С в течение 2 ч с последующим напуском воздуха при 25, 300 н 500° С.

Исследования проводили в специально сконструиро­ ванном приспособлении, которое позволяло проводить испытания на замедленное разрушение по схеме кон­ сольного изгиба при температурах до 300°С в воздуш­ ной атмосфере, парах воды и масла.

Влияние различных сред и повышенных температур на время до разрушения при статическом изгибе образ­

рушающим напряжениям при испытаниях в упомянутых средах при данной температуре, ложатся на одну кривую. Таким образом, при испытаниях в парах воды, мас­ ла и на воздухе образцов с разным состоянием поверх­ ности не было обнаружено существенной разницы в раз­ рушающих напряжениях при базе испытаний до 2400 ч.

Молекулярный водород высокой чистоты приводит к замедленному разрушению сплавов даже при комнат­ ной температуре при статических [394] и циклических [395] нагрузках. На рис. 235 приведено для примера влияние времени действия напряжений на длину тре­ щины при статическом нагружении образцов из отож­ женного в вакууме сплава Ti—8А1—IMo—IV, содер-

459

4 6 0