книги из ГПНТБ / Пульцин Н.М. Титан и его применение в авиации
.pdfприведем характеристики некоторых конкретных марок титановых сплавов при различных условиях испытания [9]. В таблице 9 даны механические свойства важнейших титановых сплавов отечествен ного производства при обычной температуре.
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 9 |
|
Механические свойства титановых сплавов при |
обычной температуре |
|||||
Марка |
|
Механические свойства |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
сплава |
ов, кг/мм'* |
as, кг/'мм2 |
/;, кг мм2 |
6, 96 |
% 96 |
ак, 1сгм/см2 |
ВТ5-1 |
85 |
75 |
12000 |
10 |
32 |
6,5 |
ВТ9 |
114 |
— |
11800 |
9 |
25 |
3 |
ВТ10 |
105 |
96 |
11900 |
9 |
29 |
2,5 |
ВТ13 |
105 |
90 |
10300 |
12 |
— |
7 |
Приведенные значения механических свойств являются осреднен ии м>и и в зависимости от степени неоднородности листов, прутков или других полуфабрикатов могут изменяться в некоторых пределах. Так, например, предел прочности сплава ВТ5-1 может изменяться от 75 до 95 кг/мм2, а относительное удлинение — от 8 до 12%.
Изменение свойств титановых сплавов при низких температурах иллюстрируется данными для ВТ5-1, приведенными в таблице 10.
Таблица 10
Механические свойства сплава ВТ5-1 при низких температурах
Температуры |
|
Свойства |
|
|
||
|
, |
0, |
% |
ОК* |
||
испытания |
|
|||||
кг/мм? |
кг/мм* |
% |
96 |
кгmi см!* |
||
|
||||||
+20° |
85 |
75 |
10 |
32 |
6,5 |
|
-7 0 ° |
95 |
85 |
8 |
32,5 |
. 6 |
|
-195° |
135 |
125 |
6 |
30 |
3,5 |
В этой таблице для сравнения повторены данные таблицы 9 пб механическим свойствам сплава ВТ5-1 при обычной температуре. Рассмотрение приведенных данных позволяет отметить интенсивное повышение пределов прочности и текучести, а также снижение пла стичности и вязкости при низких температурах. Однако существен ного уменьшения относительного сужения при этом не наблюдается.
Повышение прочности и снижение пластичности и вязкости при низких температурах наблюдается у многих металлов и спла вов и объясняется увеличением жесткости межатомных связей
40
в кристаллической решетке при понижении температуры. Здесь уместно отметить, что правильным легированием титановых сплавов можно добиться высокой пластичности и вязкости их при очень низких температурах. Так, в упоминавшейся ра боте [12] для тройного сплава титана с 4% алюминия и 4% ва
надия, |
имевшего |
при |
обычной |
температуре о8 = 86 |
кг!мм?, |
|||
з8= 73 |
кг!мм2 и 8 = |
14%, |
при температуре — 196° |
механические |
||||
свойства оказались |
равными: з8= 149 кг;мм2, 3 = 10%, |
ф = 34,5% |
||||||
и ак = |
5,5 |
KZMjcM2. Сохранение пластичности и ударной |
вязкости |
|||||
на таком |
высоком уровне оказалось характерной |
особенностью |
||||||
и для |
сплава титана с алюминием и молибденом, |
также |
иссле |
|||||
дованного в указанной работе. |
|
|
|
|
||||
Механические свойства титановых сплавов при повышенных тем |
||||||||
пературах приведены в таблице 11. |
Здесь даны свойства только при |
тех температурах, которые характерны для рассматриваемых спла вов как рабочие.
Наиболее жаропрочным из всех приведенных материалов яв ляется сплав ВТ9, предел длительной прочности которого при 550° более чем в два раза превышает эту характеристику для сплава ВТ5-1 при 500° и почти равен пределу длительной прочности сплава ВТК) при 500°. Однако этот -сплав имеет наименьшую из всех приве денных в таблице 11 сплавов пластичность — она почти в три раза ниже, чем у сплава ВТ5-1.
Таблица 11
Механические свойства титановых сплавов при повышенных температурах
№Марка сплава
ВТ5-1 ВT9
ВТК) ВТ13
Рабочая |
|
|
темпера |
3,v. |
|
тура, °С |
||
кг1ммг кг, мм2 |
.
500 |
48 |
35 |
500 |
80 |
66 |
550 |
78 |
62 |
500 |
74 |
55 |
400 |
70 |
52,5 |
Механические свойства |
|
|
|||
8, % |
нЕ- |
|
Е, |
3юо> |
а0,2 100, |
|
|
|
кг!мм2 кг/мм2 |
кг'.мм2 |
|
20 |
|
_ |
5850 |
20 |
15 |
7 |
|
56 |
9500 |
65 |
28 |
8 |
|
57 |
8900 |
45 |
— |
12 |
|
48 |
8100 |
49 |
31 |
13,5 |
|
— |
7200 |
62 |
25 |
Высокой теплопрочностью при температуре 400° обладает многокомпонентный сплав ВТ13, имеющий при этой темпера туре оа= 7 0 кг мм2 и з 2,100= 25 кг;мм2. Трехкомпонентный сплав
ВТ6, |
не приведенный в таблице, |
имеет при |
тех |
же условиях |
зв= 58 |
кг■мм2, а з02/Ш0= 19 кг)мм2. |
Напомним, |
что |
лучшие свой |
ства жаропрочности многокомпонентного сплава ВТТЗ ио срав нению с трехкомпонентным ВТ6 обеспечиваются благодаря на
личию в твердом растворе большего числа разнородных ато-
41
мов. При этом суммарное количество |
легирующих |
примесей в |
||||||||
сплаве ВТ13 не больше, а даже меньше, чем в сплаве ВТб. |
|
|||||||||
|
Изменение |
механических |
||||||||
|
свойств |
титановых |
сплавов в |
|||||||
|
зависимости |
от температуры |
||||||||
|
иллюстрируется |
|
графиками, |
|||||||
|
приведенными на фиг. 30 и 31. |
|||||||||
|
Свойства деформируемого |
ти |
||||||||
|
танового сплава ВТ 10 при раз |
|||||||||
|
ных |
температурах |
|
даны |
на |
|||||
|
фиг. 30, |
а свойства для листов и |
||||||||
|
прутков |
ВТ5-1— на |
фиг. |
31. |
||||||
|
Сплав ВТ 10 имеет высокие ме |
|||||||||
|
ханические |
свойства |
при |
по |
||||||
|
вышенных температурах. |
Сни |
||||||||
|
жение .предела прочности и |
|||||||||
|
предела текучести, наблюдаю |
|||||||||
|
щееся при |
повышении |
темпе |
|||||||
Теплература 8°С |
ратуры |
этого сплава, несколь |
||||||||
Фнг. 30. Изменение механических |
ко |
приостанавливается |
|
при |
||||||
300—500°. |
Относительное |
уд |
||||||||
свойств сплава ВТ10 в зависимости от |
||||||||||
температуры |
линение |
мало |
изменяется |
до |
||||||
|
500°, |
а |
затем |
быстро |
возра |
стает. Поперечное сужение, наоборот, сначала, до 300—400°,-увели чивается, а затем остается постоянным или даже несколько падает.
Сплав ВТ5-1 имеет мень- |
|
|||||||
шие |
пределы |
прочности и |
^динппич |
|||||
текучести, чем |
сплав ВТ 10, |
8 кг/пм’ |
||||||
однако |
характер уменьше |
13000 |
||||||
ния этих |
свойств при повы |
12000 |
||||||
шении температуры у обоих |
||||||||
11000 |
||||||||
сплавов |
|
одинаков. |
Другой |
|||||
характер |
косит изменение |
10000 |
||||||
удлинения |
сплава |
ВТ5-1. |
9000 |
|||||
Оно |
быстро |
возрастает при |
||||||
|
||||||||
повышении температуры до |
|
|||||||
200°, а затем уменьшается. |
|
|||||||
Можно |
предположить, что |
|
||||||
при нагреве |
до 20(Г в од |
|
||||||
нофазном сплаве ВТ5-1, |
|
|||||||
имеющем a-структуру, про |
|
|||||||
исходит |
|
увеличение |
числа |
|
||||
плоскостей |
скольжения гек |
Фиг. 31. Изменение механических свойств |
||||||
сагональной |
|
кристалличе |
сплава ВТ5-1 в зависимости от температуры |
|||||
ской |
решетки, |
в результате |
|
|||||
чего |
относительное удлинение растет. Этот эффект в двухфаз |
ном а -|- [3-сплаве, например ВТ10, менее заметен, поскольку ко
личество a-фазы в нем меньше, чем в однофазном а-сплаве.
Сплав' ВТ5-1 может изготовляться в виде листов, полос, плит, по ковок, штамтювок, прессованных профилей, труб и" проволоки. В сравнении с титановыми сплавами, содержащими |2 -стабилизаторы,
он имеет высокую прочность при кратковременных нагревах до 900°. Значения предела прочности сплава ВТ5-1, выдержанного в течение 300 сек. при различных температурах, представлены графически на фиг. 32. Сохранение значитель
ной |
прочности сплава |
ВТ5-1 |
|
|
|
|
|
||||||
при |
высоких |
|
температурах |
в |
|
|
|
|
|
||||
течение |
непродолжительной |
|
|
|
|
|
|||||||
выдержки объясняется, види |
|
|
|
|
|
||||||||
мо, медленным разупрочнением |
|
|
|
|
|
||||||||
его вследствие сложности диф |
|
|
|
|
|
||||||||
фузии |
в |
твердом |
растворе |
с |
|
|
|
|
|
||||
гексагональной |
кристалличе |
|
|
|
|
|
|||||||
ской |
решеткой, |
дополнительно |
|
|
|
|
|
||||||
усложненной |
при легировании |
|
|
Температура 6°С |
|
||||||||
атомами алюминия |
и |
олова. |
|
|
|
||||||||
Здесь не следует забывать так |
Фиг. |
32. |
Пределы |
прочности |
сплава |
||||||||
же |
благоприятного |
влияния |
ВТ5-1 |
после пятиминутной выдержки |
|||||||||
алюминия |
и |
олова |
на |
жаро |
при температуре |
испытания |
|
||||||
прочность |
титановых сплавов- |
|
|
|
|
|
|||||||
Основные физические свойства рассматриваемых титановых спла |
|||||||||||||
вов приведены в таблице 12. |
|
|
|
|
Т а б л и ц а 12 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Физические свойства титановых сплавов |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Марка |
сплава |
|
|
|
Наименование свойства |
|
ВТ5-1 |
ВТ9 |
ВТ10 |
ВТ13 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Коэффициент |
|
линейного |
расшире |
|
|
|
|
|
|||||
ния |
в |
интервале температур |
20 — |
8,31 |
8.3 |
8,88 |
8,2 |
||||||
100°С, а■101 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Коэффициент теплопроводности при |
0.021 |
0,018 |
0,018 |
0,019 |
|||||||||
25°, кал/см-сек-0С |
|
|
|
||||||||||
Удельное |
электросопротивление, |
1,38 |
1,61 |
1,66 |
|
||||||||
ом-мм2, м |
|
|
|
|
|
|
— |
||||||
Удельная |
теплоемкость при 1С0°С, |
0,13 |
0,13 |
0,12 |
— |
||||||||
кал/г-°С |
|
|
|
|
|
|
|
Наилучшее сочетание невысокого коэффициента линейного рас ширения и повышенного коэффициента теплопроводности можно от метить у листовых свариваемых сплавов ВТ5-1 и ВТ13. Эти сплавы при переменных нагревах и охлаждениях не будут испытывать зна чительных термических напряжений. Худшим в отношении термо стойкости является сплав ВТ 10, имеющий высокий коэффициент ли нейного расширения и низкий коэффициент теплопроводности.
43
Значения коэффициентов линейного расширения двух титановых сплавов в различных температурных интервалах приведены в таб лице 13.
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 13 |
||
Коэффициенты |
линейного расширения сплавов ВТ9 и |
ВТ13 в |
различных |
||||
|
температурных интервалах |
|
|
||||
Интервалы |
20-100 |
20-200 |
20-300 |
20-400 |
20-500 20-600 |
||
температур, |
|||||||
°С |
|
|
|
|
|
||
Коэффициенты |
ли |
|
|
|
|
|
|
нейного расши |
|
|
|
|
|
||
рения, а■10й, ДЛЯ |
|
|
|
|
|
||
сплавов: |
|
|
|
|
|
|
|
ВТ9 |
8,3 |
8,93 |
9,13 |
9,28 |
9,5 |
9,6 |
|
ВТ13 |
8,2 |
8.54 . |
9,15 |
9,21 |
9,48 |
9,8 |
При повышении температуры коэффициент линейного расшире ния сплава ВИ З увеличивается больше, чем сплава ВТ9. Поэтому в первом из них возможно возникновение при теплосменах больших термических напряжений.
Приведенные данные позволяют судить об основных механиче ских и физических свойствах новейших отечественных титановых сплавов. Однако они еще не исчерпывают вопроса о всех свойствах, присущих сплавам на основе титана. Поэтому рассмотрим более де тально некоторые отдельные стороны этого большого вопроса. К ним относятся ползучесть и длительная прочность титана и его сплавов, усталостная прочность, (изменение свойств в процессе эксплуатации, влияние на свойства предшествующей обработки и т. д.
Ползучесть и длительная прочность. Ползучесть чистого и технического титана, как известно, развивается не только при повышенных, но и при обычных температурах, хотя к титано вым сплавам последнее не относится. На фиг. 33 по данным Аденстедта [24] приведены кривые ползучести листового отож женного титана при комнатной температуре. Кривая 1 построена
для листового отожженного титана, испытанного поперек на правления прокатки при напряжении 52 кг/мм2, составляющем 91,5% от os или 81% от ой. Кривая 2 отражает ползучесть ли
стового отожженного титана, испытанного на растяжение вдоль направления прокатки при напряжении 50 кг/мм1, составляющем
90°/0 от as или 74°/0 от <зй. Кривая 3, построенная |
при |
напряже |
|||
нии 44,8 кг/мм2, составляющем 76% |
от cs или 67,5% |
от ав, ха |
|||
рактеризует |
ползучесть листового |
отожженного |
титана, испы |
||
танного поперек направления .прокатки. Наконец, |
кривая 4, |
от |
|||
ражающая |
очень слабое развитие |
ползучести, |
построена |
при |
44
испытании холоднокатаного отожженного титана, испытанного поперек направления прокатки напряжением 34 кг!им2, соста вляющим 60% от as ИЛИ 51% от ав.
На фиг. 34 по тем же данным [241 приведены кривые пол зучести холоднокатаного полосового титана при комнатной температуре. Эти кривые построены при напряжениях, значи
тельно превышающих те, при |
|
||
которых испытывался на пол |
|
||
зучесть |
отожженный титан. |
|
|
Кривая 1 построена при на |
|
||
пряжении 70 кг\мм*, равном as |
|
||
или 85,5% от ов; кривая 2—при |
|
||
65 кг'мм*, что |
составляет |
|
|
93% от as или 80°/о от зв\ |
|
||
кривая |
3 — при 63 |
кг/мм2= |
|
^90% |
з?= 7 8 % с ,, и, наконец, |
|
|
кривая 4— при 56 кг дш'-=80% |
Продолжительность испытания 8 часах |
Д68% з,.
Данные, |
приведенные |
на |
Фиг. 33. Кривые ползучести |
листового |
фиг. 33 и 34, позволяют |
сде |
отожженного титана при |
комнатной |
|
лать заключение, что холодная |
температуре |
|
||
прокатка увеличивает не толь |
|
|
||
ко предел |
текучести, но и сопротивление ползучести титана при |
комнатной температуре. Кроме того, очевидно, что для титана пре
дел |
текучести не может служить расчетной |
характеристикой, |
осо |
|||||
|
|
бенно, |
если |
рабочие |
напря |
|||
|
|
жения |
прикладываются в |
|||||
|
|
течение длительного |
време |
|||||
|
|
ни-. Титан можно |
использо |
|||||
|
|
вать |
при |
|
напряжениях, |
|||
|
|
близких к |
пределу |
|
текуче |
|||
|
|
сти, только |
кратковременно |
|||||
|
|
и в холоднокатаном состоя |
||||||
|
|
нии. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Титановые |
сплавы |
пэ |
||||
|
Продолжительность испытания 8 часах |
сравнению |
с |
нелегирован |
||||
|
|
ным титаном |
благодаря вве |
|||||
Фиг. 34. Кривые ползучести холодноката |
дению легирующих |
добавок |
||||||
ного |
полосового титана при комнатной |
обладают значительно |
боль |
|||||
|
температуре |
шим сопротивлением |
ползу |
|||||
|
|
чести, |
причем |
термическая |
обработка в ряде случаев способна существенно улучшить это свой ство. Сплав К1026 [25], содержащий 7,5% алюминия и примерно по 1% хрома и молибдена, после нагрева до 930° и охлаждения на воз духе имеет высокую длительную прочность. В частности, испытание в течение 546 часов при 425° и напряжении 42 кг/мм2 показало ско
рость ползучести 0,0004% в час. Другой сплав КЮЗО [25], содержа щий 8 % алюминия и несколько менее чем по 1% железа, хрома и
45
молибдена, после той же термической обработки также имеет высо кую длительную прочность. Скорость ползучести его в процессе длительного испытания при 540° и напряжении 21 кг/мм1 составила
0,005% в час. Этот сплав по длительной прочности сопоставим с хромоникельвольфрамовой сталью ЭИ69, которая при 600° и напря жении 21 кг/мм2имеет скорость ползучести около 0,002% в час.
Длительная прочность листовых титановых сплавов А-110АТ и С-1 ЮМ при различных температурах и выдержке до 1000 часов иллюстрируется графиками на фиг. 35 и 36, построенными в полулогарифмических координатах [8 ]. На этих графиках по оси
ординат отложено действующее при испытании напряжение, вы раженное в процентах от предела прочности при комнатной тем пературе. Сплав С-1 ЮМ (фиг. 36) при температурах до 315° об-
Продолжителтюапь испытания |
Продолжительность испытания |
||
|
в часах |
||
|
|
в часах |
|
Фиг. 35. Длительная прочность спла |
Фиг. 36. Длительная прочность спла |
||
ва А-110АТ |
при различных темпе |
ва С-1 ЮМ при различных темпера |
|
ратурах |
и времени выдержки |
турах и времени |
выдержки |
ладает стабильными во времени |
свойствами; предел |
длительной |
прочности при этом составляет до 70°/о от ов. При температуре 425° наблюдается уже значительное снижение длительной проч ности этого сплава как при небольших выдержках, так и, осо бенно, при продолжительных, когда, как известно, наблюдаются структурные превращения, приводящие к перестариванию и раз упрочнению сплава. Однофазный сплав А-110АТ хотя и'имеет но сравнению со сплавом С-1 ЮМ меньшее значение предела дли тельной прочности, составляющее при 315° немного более 5О°/0
от ае, однако он обладает большей стабильностью. Предел дли тельной прочности этого сплава не претерпевает существенного изменения во времени вплоть до 425°.
В одной из последних работ [26] в качестве материала жаро
прочного назначения, достаточно пластичного и стабильного |
в |
|
условиях |
ползучести, был исследован сплав титана с 7% А1 |
и |
3° 0 Мо. |
В результате обработки давлением и последующей тер |
|
мической |
обработки по различным режимам сплав имел струк- |
46
туру а (8 различных типов, а именно: а) видманштеттова—иголь
чатая, б) равноосная а и недостаренная р и в) равноосная а и перестаренная р. При испытании на ползучесть было обнару жено, что сплавы с видманштеттовой структурой по сравнению со сплавами, обладающими равноосной структурой, имеют более высокую прочность и лучшее сопротивление ползучести. Спла вы с тонкой видманштеттовой структурой имеют более высокое сопротивление ползучести, чем с грубой.
Усталостная прочность. Титан и его сплавы обладают хорошей усталостной прочностью. Предел выносливости их достигает в сред нем 0,58 от предела прочности. Однако выносливость титановых ма териалов в значительной мере зависит от состояния поверхности ме талла и от других факторов.
В |
настоящее |
время |
еще |
|
|
|
|
|
||||
нет единого |
мнения о |
наличии |
|
|
|
|
|
|||||
истинного |
предела |
выносливо |
|
|
|
|
|
|||||
сти |
у титана и его |
сплавов. |
|
|
|
|
|
|||||
Испытания, |
проведенные |
на |
|
|
|
|
|
|||||
гладких образцах при комнат |
|
|
|
|
|
|||||||
ной |
температуре, |
позволили |
СЭ |
|
|
|
|
|||||
установить |
четко выраженный |
_____ _________ ____ |
, |
|||||||||
Э; |
||||||||||||
предел выносливости [3]. Одна |
|
W |
W1 |
ш |
1и |
|||||||
ко этого не получается на над |
|
Число |
циклов |
|
||||||||
резанных |
образцах |
и при |
низ |
Фиг. 37. Кривые выносливости титана: |
||||||||
кой |
(— 136°) температуре. |
|||||||||||
/ —гладкие |
образцы; 2—надрез радиу |
|||||||||||
Кривые |
выносливости |
тита |
сом и глубиной 0,76 мм; |
3—надрез ра |
||||||||
на |
с |
пределом |
прочности |
диусом 0,1 мм и глубиной 0,35 мм |
т59,5 кг1мм2 при переменном
изгибе представлены на фиг. 37. Как и для других металлов, предел
' |
выносливости титана при наличии надреза снижается. |
|
||||
Предел выносливости технического титана может составлять |
||||||
|
от 0,82 ав для гладких образцов до |
0,31 аа для |
образцов |
со срав |
||
|
нительно тупым надрезом, имеющим |
радиус |
0,25 |
мм, |
глубину |
|
|
- 0,64 мм и угол 60°. |
со |
структурой |
а + j3, |
опреде |
|
|
Предел выносливости сплавов |
ленный при комнатной температуре на гладких образцах, соста вляет примерно 0,5 ав, а на надрезанных — 0,25 а, при радиусе надреза 0,25 мм. Увеличение остроты надреза приводит к еще
большему снижению предела выносливости. Так, например, при радиусе надреза 0,125 мм он равен всего лишь 0,14 оа.
На основании приведенных данных можно отметить, что соотно
шения предела .выносливости и предела |
прочности, наблюдаемые |
у титана и его сплавов как на гладких, |
так и на надрезанных об |
разцах, аналогичны соответствующим -величинам, имеющим место у большинства конструкционных сталей.
На фиг. 38 и 39 даны кривые выносливости -сплава ТМ 50А при различных условиях испытания, указанных в подписях под графи ками. Как можно видеть, не у всех кривых четко выражен горизон-
47
т'альный участок. Это и возбуждает сомнение в наличии у титана и некоторых его сплавов 'истинного предела выносливости.
Приведенные графики показывают, что при понижении темпера
туры испытания |
предел выносливости титановых сплавов, как и |
||||
другие свойства |
прочности, сильно повышается. |
|
проч |
||
|
|
Усталостная |
|
||
|
|
ность |
однофазного ‘ сплава |
||
|
|
А-110АТ, имеющего струк |
|||
|
|
туру <*-раствора, |
характери |
||
|
|
зуется |
кривыми |
|
выносливо |
|
|
сти, приведенными на фиг. 40. |
|||
|
|
Испытания |
проводились |
||
|
|
приложением |
|
повторных |
|
|
|
растягивающих напряжений, |
|||
|
|
причем |
минимальное напря |
||
|
|
жение |
цикла |
|
составляло |
Фиг. 38. Кривые выносливости сплава |
25% от максимального [8]. |
||||
Анализируя |
приведенные |
||||
Ti-150A при переменном изгибе. Образцы |
графики, можно |
отметить, |
|||
гладкие. |
|||||
Температуры испытания: 1 ---- (-25°; |
что рассматриваемый сплав |
||||
2 ------78°; 3 ------ 196° |
А-110АТ имеет сравнительно |
невысокую чувствительность к надрезу. Об этом говорят следующие факты. На образцах с-над резом, имеющим коэффицент концентрации 2, т. е. увеличивающим
напряжение в два раза, предел выносливости -уменьшается не на 50,
Фиг. 39. Кривые выносливости сплава |
Фиг. 40. Кривые выносливости |
ТЬ150Апри переменном изгибе. Образ |
сплава А-110АТ при комнатной |
цы надрезанные, радиус надреза 0,25 мм. |
температуре: |
Температуры испытания: 1 --- с. 25°; |
/ —гладкие образцы; 2 —надрезан |
2 ------78°; 3 ------ 196° |
ные, коэффициент концентрации |
|
£/=2; 3—надрезанные, коэффи |
|
циент концентрации |
а только на 35%. Аналогично при коэффициенте концентрации 4 предел выносливости уменьшается не н-а 75, а только на 63%.
Надрезы, получаемые шлифовкой, являются самыми неблагопри ятными: они сильнее других понижают предел .выносливости. Коэф
48
фициент концентрации этих надрезов выше теоретического, что объ ясняется, вероятно, действием растягивающих остаточных напряже
ний, возникающих при шлифовке. |
|
Надрезы, получаемые резцом, |
|||||||
имеют коэффициент концентрации ни |
|
||||||||
же теоретического, что может быть |
|
||||||||
объяснено' упрочнением металла при |
|
||||||||
обработке резанием. Уменьшение вред |
|
||||||||
ного влияния надреза при обкатке его |
|
||||||||
может |
с л у ж и т ь подтверждением |
ука |
|
||||||
занного объяснения. |
|
|
обработки |
|
|||||
Влияние термической |
|
||||||||
на усталостную прочность титановых |
|
||||||||
сплавов |
иллюстрируется |
приводимы |
|
||||||
ми ниже данными по сплавам Ti-6Al-4 V |
|
||||||||
и С-130АМ [54J. Сплав Ti-6A1-4V, |
за |
|
|||||||
каленный |
в воде после |
выдержки |
в |
|
|||||
течение |
|
двух |
часов |
при |
950°, |
имел |
Фиг. 41. Кривые выносливости |
||
предел |
|
прочности |
117 |
кг-мм- |
и |
силана H-GA1-4V: |
|||
предел |
выносливости |
68 |
кг мм-, |
а |
/ —закаленный; 2—отожженный |
||||
после |
отжига |
при |
700° |
в течение |
|
двух часов — соответственно 100 |
и 58 кг'мм- (фиг. 41). |
|
|
||||
Сплав С-130АМ после закалки имеет |
предел |
выносливости |
|||||
на гладких образцах свыше 74 кг!мм-, |
а на надрезанных |
(угол |
|||||
надреза 6(В и радиус 0,1 |
мм) около |
32 |
кг!мм-. |
После отжига |
|||
|
|
этот |
сплав имеет меньший |
||||
|
|
предел выносливости, а имен |
|||||
|
|
но: на гладких образцах не |
|||||
|
|
многим более 63 кг!мм- |
и при |
||||
|
|
наличии надреза только |
около |
||||
|
|
23 кг мм- (фиг. |
42). |
|
|
||
|
|
Таким образом, упрочнение |
|||||
|
|
титановых сплавов при помощи |
|||||
|
|
закалки существенно повышает |
|||||
|
|
предел выносливости их как на |
|||||
|
|
гладких, так и на надрезанных |
|||||
|
|
образцах. |
|
|
|
||
Фиг. 42. Кривые выносливости |
сплина |
Усталостная |
прочность |
ти |
|||
СШАМ: |
|
тановых |
сплавов сильно |
сни |
|||
/ з а каленный; .2— отожженный; а —глад- |
жается |
при фрикционной |
|
кор |
|||
- .кие образцы; <5—надрезанные |
розии. В сообщении Американ |
||||||
|
|
ского общества |
испытания |
ма |
териалов [27] приводятся данные по усталостной прочности сплава RC-130B в условиях фрикционной коррозии. Испытания проводи лись на эксцентриковой машине. Образцы зажимались в приспособ ление, которое было снабжено сменными губками из магния, алюми ниевых сплавов, меди, латуни, исследуемого титанового сплава и стали различной твердости. В процессе испытания закрепленный ко нец образна в результате действия изгибающих напряжений имел
4 Н. М. Пульцин |
49 |