Литература
1. Петрень М.Г. Заключение НТЦ/31-50-1595-2007. Отработка технологии производства прутков Ø15÷65мм из сплава ВТ22 и исследование их качества
2. Петрень М.Г. Заключение НТЦ/31-50-1725-2007. Отработка технологии производства прутков Ø50÷65мм из сплава ВТ22 и исследование их качества. Часть 2
3. Усталов С.А. Отчет по отработке технологии производства прутков Ø70÷115мм из сплава ВТ22 по ОСТ 1 90266, ГОСТ 26492, ТУ 1-92-22 НТЦ/31-50-3031-2013
4. Усталов С.А. Отчет по отработке технологии производства механически обработанных прутков Ø15÷115мм и горячекатаных прутков Ø18÷118мм из сплава ВТ22 по ОСТ 1 90266, ОСТ 1 90173, ГОСТ 26492, ТУ 1-805-132, ТУ 1-92-131, ТУ 1-92-22 с использованием β-кованой заготовки Ø130мм НТЦ/31-50-3112-2013
Дефекты поверхности листов сплава Ti6Al4V после различных режимов
шлифовки
Панкратов Алексей Николаевич
ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА", НТЦ
Одной из проблем при производстве листов является неоднозначность трактовки тех или иных дефектов поверхности, нет единого системного подхода. Каждый технолог может трактовать дефект, его природу и этап возникновения так, как это ему видится, поэтому возникают споры по поводу ответственности. Кроме того, дефекты выявляются, в основном, на этапе приемки после финишного травления, когда установление природы дефекта и этапа его возникновения очень затруднены. Поэтому возникает задача проведения четкой классификации дефектов, выявления их основных характеристик и этапов возникновения.
Цель: провести классификацию дефектов, встречающихся на поверхности листов 1,6х914,4х2438,4 мм из сплава 6Al4V, выявить основные критерии и признаки каждого вида дефекта для их однозначной идентификации.
Задачи:
Установить природу дефектов поверхности на отобранных образцах.
Установить связь типа и количества дефектов от качества подготовки поверхности.
Проследить связь и динамику изменения морфологии дефекта в зависимости от его природы до и после травления на разную глубину.
Разработать критерии для создания методики оценки дефектов поверхности до травления и после травления. Определить методические ограничения.
Определить необходимые критерии для разработки эталонов дефектов поверхности (по возможности частично разработать эталоны).
Материалом для данного исследования послужили образцы от листов после шлифования на различных шлифовальных машинах Weber, Johannness, Ts, с разными циклами обработки. За дефект принимались повреждения поверхности, большие ширины рисок в 1,5-3 раза.
На первом этапе было проведено исследование поверхности исходных образцов, выбор основных дефектов и их условное разделение по типам: выступ, впадина, а также выступ+впадина. Затем была исследована морфология поверхности каждого дефекта и оценены размеры дефекта (длина, ширина, высота над уровнем основного металла и глубина). Полученные результаты уже позволили разделить дефекты на несколько типов, но этого недостаточно для установления природы дефекта.
Вторым этапом работы стало исследование химического состава в зоне дефекта и прилегающих областях при помощи растрового электронного микроскопа FEI Quanta 3D FEG. Таким образом, был получен массив параметров по каждому дефекту, проведена классификация всех дефектов:
1 По стадии образования дефекта (прокатка, шлифовка, дальнейшие операции).
2 По механизму образования (отпечаток, забоина, налип, накол и др.);
На следующем этапе работы проведено исследование влияния степени травления на изменение морфологии дефектов. После каждого этапа травления (0,01; 0,04; 0,07 мм) проводилась оценка изменения размера и химического состава дефекта.
В результате работы проведена классификация 64 исследованных дефектов, выявлены признаки характерные для каждого типа дефектов, показано влияние травления на морфологию дефектов.
4. МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Разработка технологии изготовления листов и плит сплава VST-2B для использования в закладных, сварных и формованных изделиях для бронезащиты. Влияние режимов термообработки на структуру и свойства
Жлоба Андрей Владимирович
ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», научно-технический центр, инженер-исследователь I категории лаборатории металлографии титановых сплавов, аспирант УРФУ, кафедры термообработки и физики металлов
Цель работы: Разработать защитную структуру на основе листов толщиной 9мм сплава VST-2B с высокими баллистическими характеристиками и минимальным весом
Поставленные задачи:
- изучить влияние легирования на формирование структуры, фазового состава и комплекса механических и специальных свойств сплава VST-2B;
- изучить влияние режимов термообработки на формирование структуры и комплекса механических и специальных свойств сплава VST-2B;
- изучить влияние режимов прокатки на формирование структуры и комплекса механических и специальных свойств сплава VST-2B;
- определить взаимосвязь между структурой, фазовым составом и комплексом механических и специальных свойств.
- изучить механизм взаимодействия различных сердечников пуль 7,62мм с листами сплава VST-2B термообработанных на различную твёрдость;
Титановый сплав VST-2B разработанный корпорацией «ВСМПО-АВИСМА» является относительно новым, при его выплавке используется большое количество возвратных кусковых отходов и отходов в виде стружки, а так же низкосортная титановая губка. Благодаря этому себестоимость продукции изготовленной из этого сплава существенно снижена. Данный сплав относится к сплавам α+β мартенситного класса, близок по содержанию β-стабилизаторов к сплаву ВТ23. Обладает наилучшим сочетанием механических свойств в термоупрочнённом состоянии.
В зависимости от назначения и условий эксплуатации изделия листы сплава VST-2B должны обладать определенной структурой и комплексом механических свойств. Для разработки новых видов изделия и освоения не традиционных рынков необходимо проведение детальных исследований формирования структуры и свойств при различной термической обработке и легировании.
В качестве исходного материала для исследования были отобраны листы толщиной 9мм от плавок с различным содержанием легирующих элементов в пределах марочного состава. С алюминиевыми эквивалентами в интервале от 6,8 до 8,7 и молибденовыми эквивалентами от 6,3 до 8,0.
Установлено влияние алюминиевого эквивалента (по AL, O, C, N, Zr, Si) на предел кондиционного поражения листов сплава VST-2B. Превышение, которых приведёт к растрескиванию листа при соударении либо к снижению баллистических характеристик. Определено влияние режимов термообработки, твердости листов на предел кондиционного поражения.
Термоупрочняющая обработка повышает пулестойкость по сравнению с отжигом:
-при испытании бронебойным сердечником АКМ, 60HRC - на 12,5%
-при испытании ЛПС сердечником СВД, 30HRC - на 3,7%
Для повышения эффективности защиты необходимо учитывать, что чем выше твёрдость сердечника пули, тем более высокую твёрдость должен иметь материал преграды.
Арамидные материалы эффективны только от низкоскоростных, “тупых” сердечников и используются в качестве тыльных слоёв, для улавливания возможных отколов и деформированных остатков пули.
Наиболее перспективной защитой от бронебойных пуль Б-32 с высокой твёрдостью является защитная структура состоящая:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработана технология изготовления листов и плит на основе сплава титанового VST-2B, ТУ 1825 - 674 - 07510017 – 2013.
1. Установлены пределы химического состава сплава VST-2B (Al-эквиваленты и Mo- эквиваленты);
2. Определены оптимальные режимы термообработки и прокатки;
3. Разработана защитная структура 5-го класса защиты весом 390 г/дм2, при снижении веса на 28% по сравнению с броневой сталью 44, весом 540 г/дм2.
4. Определено влияние режимов термообработки на структуру и свойства VST-2B;
5. Отработаны режимы сварки, гибки VST-2B.
6. Опробованы различные методы поверхностного упрочнения, которые оказались не эффективны.
7. Для повышения эффективности защиты от бронебойных сердечников необходимо в качестве лицевого слоя использовать дискретную высокопрочную керамику с основой из VST-2B;
- повышать “рабочую” твёрдость листов VST-2B при сохранении относительного сужения более 14% (измельчение исходных β-зёрен)
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Гавзе А.Л., Яньков В.П., Тетюхин В.В., Жлоба А.В. Перспективы применения экономнолегированных титановых сплавов в бронетехнике и изделиях СИБ. XII международная научно практическая конференция “Новейшие тенденции в области конструирования и применения баллистических материалов и средств защиты”. Тезисы докладов, 2012г., Москва, НИИ “Стали”. С. 70.
2. Яньков В.П., Тетюхин В.В., Жлоба А.В. Перспективы применения экономнолегированных титановых сплавов в бронетехнике и изделиях СИБ. “Вопросы защиты оборонной техники”. Журнал, 2013г.,
3. Хорев А.И. Титановый сплав ВТ23 и его сравнение с лучшими зарубежными сплавами / А.И.Хорев // Титан. 2006. №1. С. 47…52;
4. Влияние режимов термической обработки на механические свойства и фазовый состав сплава ВТ23 / Хорев А.И., Ермолова М.И., Гуськова Е.И. и др.// Легирование и термическая обработка титановых сплавов. М.: ОНТИ ВИАМ. 1977. С. 96…105;
5. Тетюхин В.В., Жлоба А.В., Берестов А.В., Яньков В.П., Гавзе А.Л. Разработка новых экономнолегированных титановых сплавов для средств индивидуальной бронезащиты и изделий бронетехники. Перспективы их применения. “ТИТАН”. Журнал, №1(39) 2013г.
6. Яньков В.П., Гавзе А.Л., Чусов С.Ю. Тетюхин В.В., Жлоба А.В., Перспективы применения экономнолегированных титановых в бронетехнике и средств индивидуальной бронезащиты “Мир и Безопасность”. Журнал, №5 2013г.
Влияние режимов термической обработки
листовых полуфабрикатов из сплава VST2 (с высоким содержанием Al, С и О)на формирование структуры,
комплекс механических и баллистических свойств
Боронина Наталья Александровна
ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», научно-технический центр, инженер-исследователь лаборатории металлографии титановых сплавов
Цель работы: изучение влияния режимов упрочняющей термической обработки на формирование структуры и комплекса механических свойств листовых полуфабрикатов из двухфазного титанового сплава VST2.
Поставленные задачи: изучить влияние легирования и режимов упрочняющей термической обработки на формирование структуры и комплекс механических свойств сплава VST2; определить взаимосвязь между структурой, комплексом механических свойств и баллистическими свойствами.
На корпорации « ВСМПО-АВИСМА» разработан новый титановый сплав VST2, относящийся к сплавам α+β мартенситного класса. Данный сплав из-за своей не дорогой себестоимости планируется применять в качестве материала бронезащиты. В этой связи сплав VST2 должен обладать определенной структурой и определенным комплексом механических и баллистических свойств.
Для проведения работы был использован металл из серийных промышленных слитков, выплавленных методом двойного вакуумно-дугового переплава с добавлением стружки сплава Ti-10V-2Fe-3Al , кусковых отходов сплавов VST5553 и Ti-10V-2Fe-3Al, а так же губчатого титана марки ТГ-ТВ.. Использовалось три плавки, различающие по химическому составу и алюминиевому эквиваленту, а именно по содержанию Аl, С и О.
Структура горячекатаного состояния, представляет собой пластинчатую α - фазу, которая образовалась в процессе охлаждения после прокатки в ( α + β ) - области. Ориентация α-фазы определяется направлением поперечно-продольная прокатка. Объемная доля пластинчатой α-фазы велика. В таблице 1 приведены механические свойства сплава VST2 в горячекатаном состоянии. Высокие характеристики ударной вязкости обеспечиваются большим количеством пластинчатой формы α-фазы. Вследствие низкой прочности β-матрицы, значения прочностных свойств не превышаю 1100 МПа.
Таблица 1. Свойства сплава VST2 после горячей прокатки
-
Твердость, HRC
|
KCU,
Дж/см2
|
0,2, МПа
|
В, МПа
|
, %
|
ψ, %
|
38,0
|
6,5
|
977
|
1085
|
12,0
|
39,0
|
После горячей прокатки образцы из сплава VST2 были подвержены упрочняющей термической обработке, включающей закалку из температурного интервала Тпп-(100…40) °С и старение - 550…720 °С в течении 6, 8 часов.
С повышением температуры закалки уменьшается количественное содержание первичной α - фазы, так как она сильнее распадается при температурах близких к Тпп.
Для температуры закалки (Тпп - 100) °С характерна пластинчатая α - фаза, формирующаяся при охлаждении с температуры прокатки. Нагрев на температуру закалки приводит к частичному растворению пластин α – фазы.
Нагрев до температуры закалки равной (Тпп - 70) °С приводит к большему распаду пластинчатой α - фазы. Происходит небольшая глобуляризация не полностью растворившихся α - пластин.
Микроструктура образцов, претерпевших закалку с температуры (Тпп - 40) °С, характеризуются более глобулярной α - фазой, так как происходит существенное растворение первичной пластинчатой α - фазы.
Микроструктуры плавок всех трех плавок содержат области с практически нулевым содержанием α-фазы (β-флеки). Зерна β-фазы, прилежащие к таким областям, имеют более глобулярную α-фазу, что вероятно связанно с повышенным содержанием β-стабилизаторов и как следствие пониженной температурой полиморфного превращения.
Для оценки пулестойкости сплава VST2 после различных видов упрочняющей термической обработки был проведен комплекс механических испытаний, включающих испытания на растяжение, дюрометрию, ударные испытания. Однако, четкой корреляции прочностных свойств с результатами пулевых испытаний не было обнаружено (рис. 1), но можно отметить, что в интервале значений предела прочности 1370…1430 МПа всегда наблюдается высокий балл поражения.
|
Рис. 1. Зависимость характеристик прочностных свойств от балла поражения
|
Установлено, что для обеспечения пулестойкости, сплав должен обладать достаточным запасом пластичности, так наиболее чувствительным параметром к результатам пулевых испытаний является относительное сужение Ψ (рисунок 3.20). Образцы с Ψ > 13 % проходят по 5 классу защиты, как для АКМ, так и для СВД, причем наилучшие показатели (2 и 3 балл соответственно) достигнуты для образца с максимальным значением Ψ = 22,5 %.
|
Рис. 2. Влияние значений относительного сужения на балла поражения листов из сплава VST2
|
Уменьшение толщины α - пластины на 1 мкм вызывает снижение поперечного сужения на 10…15 %, что в совокупности с анализом зависимости балла поражения от , позволило выявить влияние толщины пластины и размеров глобулей первичной α - фазы на пулестойкость (рисунок 4). Испытания по 5 классу защиты прошли образцы после упрочняющей термической обработки, позволяющей получить αперв средним размером более 2 -3 мкм.
|
Рис. 3. Влияние толщины α - пластин на балла поражения листов из сплава VST2
|
|
