ВТ23

Некоторые особенности сварки титана ВТ23: для многокомпонентного сплава ВТ23 и высоколегированного сплава ВТ22 нецелесообразно применять методы сварки с глубоким проплавлением. Их сварные соединения требуют обязательного отжига после сварки и именно в этом состоянии могут быть наиболее успешно применены. В состоянии же после сварки швы сплава ВТ23 малопластичны при всех методах сварки титана без разделки кромок за один проход.

Механические свойства сварных соединений сплава ВТ23 толщиной 3 мм:

В связи с чувствительностью а+в-сплавов к термическому циклу сварки и благоприятным влиянием замедленного охлаждения на свойства сварных соединений, можно было ожидать, что электронно-лучевая сварка не найдет применения для изготовления сварных конструкций из сплавов данной группы. Однако это предположение не оправдалось. Вероятно, мелкозернистая структура, образующаяся в процессе термического цикла ЭЛС, а также дисперсность продуктов внутризеренного распада влияют на характер разрушения сварных соединений и уменьшают отрицательное влияние пересыщенности а`-фазы на свойства швов. Известны примеры использования электронного луча при изготовлении конструкций различных размеров и толщин элементов из некоторых двухфазных термических упрочняемых сплавов титана. Считают даже, что ЭЛС сплавов Ti-6А1-4V, Ti-6А1-4V-2Sn и других при толщине свариваемых элементов 40-50 мм экономичнее аргонодуговой и обеспечивает более высокие свойства соединений.

Термическая обработка сварных соединений из титана ВТ23: сварные конструкции из сплава ВТ23 необходимо отжигать при 750°С с охлаждением в печи до 400°С, а затем на воздухе, что позволяет приблизить свойства сварных соединений к свойствам основного металла. Характерным для сварных соединений сплавов критического состава является повышение в результате отжига не только пластических свойств, но и прочности. Значительное улучшение свойств объясняется благоприятным соотношением а- и в-фаз в структуре околошовной зоны после отжига. Сплав становится стабильным и не наблюдается аномального изменения электросопротивления при нагреве.

Целью отжига при сварке титановых сплавов критического состава является не только устранение термических сварочных напряжений, но и получение равновесной смеси с необходимым соотношением а-фазы и в-твердого раствора, достаточно обогащенного стабилизирующими элементами для того, чтобы обеспечить стабильность в-фазы при эксплуатации. Правку и механическую обработку сварных конструкций из этих сплавов следует производить только в отожженном состоянии.

Основное применение нашел высокотемпературный одноступенчатый отжиг при температуре 750° С, выдержка при этой температуре в течение 1-2 ч и медленное охлаждение с печью со скоростью 2-4° в минуту до 350-400° С, далее на воздухе.

Повышение температуры и увеличение длительности отжига в а + в-области сопровождается огрублением внутризеренного строения и ростом размеров а-пластин. Следует отметить необходимость строгой регламентации скорости охлаждения. При увеличении скорости охлаждения от температуры отжига не достигается стабильность структуры и наблюдается эффект закалки. При охлаждении на воздухе происходит частичный распад в-раствора с образованием в-фазы, что вызывает резкое охрупчивание сплава. Уменьшение скорости охлаждения также нежелательно из-за понижения пластичности. Влияние средней скорости печного охлаждения в пределах 0,3-1,4° С/мин в диапазоне 780-350° С исследовано Н. Ф. Аношкинам и др. Снижение средней скорости печного охлаждения с 1,4 до 0,3° С/мин сопровождается повышением прочности на 5-7 кгс/мм² и понижением пластичности на 10-15%. Это вызвано увеличением количества а-фазы и ее характерным внутризеренным строением.

Таким образом, высоколегированные сплавы критического состава требуют жесткой регламентации скорости печного охлаждения и корректировки температуры отжига с учетом инерционности имеющегося оборудования.