Превращения в сплавах при закалке

При закалке из b-области ряд сплавов будет претерпевать мартенситное превращение. На диаграмме нанесены линии начала (М_н) и конца (М_к) мартенситного превращения.

В сплавах с относительно небольшой концентрацией легиру­ющих элементов при закалке происходит мартенситное превращение b®a¢ сдвигового типа.

Титановый мартенсит a¢ представляет собой пересыщенный твердый раствор b-стабилизирующих легирующих элементов в a-титане. Кристаллическая решетка у него гексагональная плотноупакованная, напряженная. Мартенситная a¢ -фаза не обладает высокой твердостью и прочностью, однако ее твердость и прочность тем больше, чем выше степень пересыщения a¢ -твердого раство­ра легирующим элементом. Под микроскопом эта структура типично игольчатая (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Титановый мартенсит a¢ (a¢ ¢), х400

С увеличением содержания b-стабилизирующего элемента при закалке возможно образование a¢ ¢ -фазы, представляющей собой то­же пересыщенный твердый раствор на основе титана. Но искажен­ная кристаллическая решетка этой фазы скорее ромбическая, чем гексагональная.

Ромбическую a¢ ¢ -фазу можно рассматривать как промежуточную между структурами с объемно центрирован­ной и гексагональной решетками. Сплавы титана, содержащие только такую структуру, обладают умеренной прочнос­тью и повышенной пластичностью, близкой к b-фазе.

Так как обе эти фазы неразделимы, то в общем случае тита­новый мартенсит обозначают a¢ (a¢ ¢). Он образуется при закал­ке сплавов с концентрацией легирующих элементов до точки С₁, так как в этих сплавах при закалке мартенситное превращение протекает полностью.

В сплавах с концентрацией легирующих элементов от С₁ до С_кр при закалке мартенситное превращение начинается на линии М_н, но не протекает полностью. В результате образуется титановый мартенсит a¢ (a¢ ¢) и фиксируется нестабильная b-фаза - b_н. Соотношение между a¢ (a¢ ¢) и b_н зависит от легирующих элементов и степени легирования сплавов. Так, в сплаве ВТ3-1 (5, 5% Al, 2%Мо, 2% Сr, 1% Fe) после закалки образуется около 60%a¢ (a¢ ¢)- и около 40%b_н-фазы. В сплаве ВТ22 (5%Аl, 5%Мо, 5% V, 1%Fе, 1% Сr) после закалки образуется всего до 10% a¢ (a¢ ¢)-фазы, остальная часть структуры представ­ляет собой фазу b_н.

В сплавах с концентрацией легирующих элементов от С_кр до С_b в результате закалки фиксируется нестабильная b-фаза - b_н. Однородный

b-твердый раствор характеризуется обычно хорошей пластичностью и невысокой твердостью. Сплавы с концентрацией легирующих элементов несколько больше С_кр после закалки имеют высокие твердость и хрупкость. Это связано с появлением в структуре закаленного сплава w-фазы с гексагональной кристаллической решеткой. Процесс этот нежелателен, w-фаза устраня­ется в процессе последующего старения путем перегрева сплава в конце старения на 100...150°С в течение 30...60 мин.