Химико-термическая обработка для повышения усталостных свойств титановых сплавов

Разработка новых методов повышения усталостных свойств изделий из титановых сплавов является актуальной задачей. Формирование поверхностных слоев с регламентированной структурой и фазовым состоянием является одним из средств повышения усталостной прочности и долговечности титановых сплавов различных структурных классов.

Сотрудниками ФМИ им. Г. В. Карпенко НАН Украины предложена технология регламентированного твердорастворного упрочнение (РТУ) поверхностных слоев титановых сплавов термодиффузионным насыщением примесями внедрение из разреженной кислородсодержащей газовой среды для повышения усталостной прочности и долговечности изделий малого сечения (?5 мм) из ?- и псевдо-?-сплавов титана.

Разработанная технология РТУ базируется на установленном эффекте повышения предела выносливости ?- и псевдо-?-сплавов титана при определенном соотношении параметров упрочненных слоев K – относительного прироста поверхностной твердости или уровня поверхностного упрочнения (K = ((Hп? - Hc?)/Hс?)•100 %, где: Hп? - твердость поверхности, Hс? - твердость сердцевины металла) и l - глубины упрочненной зоны.

Для практического применения предложенной технологии РТУ разработаны: методика определения оптимального уровня твердорастворного упрочнение поверхности металла Kопт. в зависимости от прогнозируемой глубины упрочненной зоны l, обеспечивающего достижение максимального уровня усталостных свойств металла; методика определения температурно-временных и газодинамических параметров термодиффузионного насыщения из разреженной контролируемой кислородсодержащей газовой среды для достижения Kопт.

Предложенная технология позволяет достигать максимального уровня усталостных свойств ?- и псевдо-?-сплавов титана при незначительном изменении прочностных характеристик изделий, расширить диапазон допускаемых значений абсолютного прироста поверхностной твердости для изделий малого сечения. Кроме того, разработанный подход позволяет определять глубину снятия металла, для восстановления эксплуатационных свойств изделий с газонасыщенными слоями со значительной поверхностной твердостью.

Разработанная технология РТУ титановых сплавов обеспечивает: снижение концентрации водорода в металле до безопасной, обработку изделий произвольной пространственной формы, возможность реализации на стандартном вакуумном термическом оборудовании, совмещение со штатной термической обработкой в едином технологическом цикле, экологическую чистоту.