RU2639744C1 - Method of thermomechanical treatment of sheets of two-phase titanium alloys to produce low values of thermal coefficient of linear expansion (tclp) in plane of sheet - Google Patents

Method of thermomechanical treatment of sheets of two-phase titanium alloys to produce low values of thermal coefficient of linear expansion (tclp) in plane of sheet Download PDF

Info

Publication number
RU2639744C1
RU2639744C1 RU2016144521A RU2016144521A RU2639744C1 RU 2639744 C1 RU2639744 C1 RU 2639744C1 RU 2016144521 A RU2016144521 A RU 2016144521A RU 2016144521 A RU2016144521 A RU 2016144521A RU 2639744 C1 RU2639744 C1 RU 2639744C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sheet
temperature
carried out
rolling
plane
Prior art date
Application number
RU2016144521A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Вадимович Гадеев
Сергей Леонидович Демаков
Степан Игоревич Степанов
Артемий Александрович Попов
Анатолий Геннадьевич Илларионов
Яна Алексеевна Семкина
Original Assignee
Дмитрий Вадимович Гадеев
Сергей Леонидович Демаков
Степан Игоревич Степанов
Артемий Александрович Попов
Анатолий Геннадьевич Илларионов
Яна Алексеевна Семкина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Вадимович Гадеев, Сергей Леонидович Демаков, Степан Игоревич Степанов, Артемий Александрович Попов, Анатолий Геннадьевич Илларионов, Яна Алексеевна Семкина filed Critical Дмитрий Вадимович Гадеев
Priority to RU2016144521A priority Critical patent/RU2639744C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2639744C1 publication Critical patent/RU2639744C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method for thermomechanical treatment of sheet semi-finished products made of two-phase titanium alloy with molybdenum equivalent from 3.3 to 22% includes hot rolling of semi-finished sheet products and cold longitudinal-transverse rolling. Hot rolling is carried out at temperature from 500°C to Tpt - 20°C with total reduction of not less than 10%, then hardening is carried out from temperature in the range from 600°C to Tpt, and subsequent cold longitudinal-transverse rolling of semi-finished sheet product is carried out at temperature not higher than 300°C with total reduction from 1 to 30%, where Tpt is temperature of complete polymorphic transformation of used alloy melt. The TCLP value is not more than 5⋅106 K-1 in sheet plane in the temperature range from -140 to +80°C, while strength is greater than 900 MPa and ductility more than 5%.
EFFECT: producing low values of thermal coefficient of linear expansion in the sheet plane.
3 tbl, 1 ex

Description

Настоящее изобретение относится к области машиностроения, а именно описывает термомеханической обработки листовых полуфабрикатов из двухфазных титановых сплавов для получения низких значений термического коэффициента линейного расширения в плоскости листа, то есть для реализации двумерного инвар-эффекта в двухфазных титановых сплавах.The present invention relates to the field of engineering, namely, it describes the thermomechanical processing of semi-finished products from two-phase titanium alloys to obtain low values of the thermal coefficient of linear expansion in the plane of the sheet, that is, to realize a two-dimensional invar effect in two-phase titanium alloys.

В инварном сплаве 36Н (Fe-36%Ni) [1] инвар-эффект связан с ферромагнетностью этого материала, и поэтому такой материал не требует какой-либо специальной термомеханической обработки для реализации инвар-эффекта. Недостатками данного материала является недостаточная прочность при высокой плотности, а также недостаточно низкие значения термического коэффициента линейного расширения (ТКЛР), а также ограниченная коррозионная стойкость.In the 36H invar alloy (Fe-36% Ni) [1], the invar effect is associated with the ferromagnetism of this material, and therefore such material does not require any special thermomechanical treatment to realize the invar effect. The disadvantages of this material are insufficient strength at high density, as well as insufficiently low values of the thermal coefficient of linear expansion (TEC), as well as limited corrosion resistance.

Также известен неферромагнитный сплав 93ЦТ (Zr-(6-8%)Ti), характеризующийся достаточно высокой пластичностью и коррозионной стойкостью [2]. К недостаткам этого материала можно отнести также сравнительно высокие значения ТКЛР, а также ограниченный температурный интервал проявления инвар-эффекта (-100…150°С) при повышенной плотности.The nonferromagnetic alloy 93CT (Zr- (6-8%) Ti) is also known, which is characterized by a fairly high ductility and corrosion resistance [2]. The disadvantages of this material can also be attributed to relatively high values of LTEC, as well as a limited temperature range for the manifestation of the invar effect (-100 ... 150 ° C) at high density.

Недостатком другого существующего сплава Cr-(3-7%)Fe-(0.2-1.5%)Mn-(0.001-1.0%)La является крайне узкий интервал пониженных значений ТКЛР (0…40°С) при катастрофически низкой пластичности при комнатных температурах и высокой плотности [2]. Кроме того, сплав является нетехнологичным.The disadvantage of another existing alloy Cr- (3-7%) Fe- (0.2-1.5%) Mn- (0.001-1.0%) La is the extremely narrow range of low TEC values (0 ... 40 ° С) at a catastrophically low ductility at room temperatures and high density [2]. In addition, the alloy is low-tech.

Известен способ реализации инвар-эффекта в титановых сплавах, легированных 2…20% (масс.) ванадия, а также опционально ниобием и танталом [2, 3], используемый для получения состояния с низким термическим расширением в диапазоне температур от -150 до 200°С, включающий закалку сплава из однофазной β-области для получения структуры α''-мартенсита с последующей холодной прокаткой с обжатием 30…70% для получения преимущественной кристаллографической ориентировки (текстуры) мартенсита. Инвар-эффект в данном случае реализуется за счет анизотропии свойств кристаллической решетки мартенсита вдоль осей «а», «b» и «с».A known method for realizing the invar effect in titanium alloys alloyed with 2 ... 20% (mass.) Vanadium, as well as optionally niobium and tantalum [2, 3], is used to obtain a state with low thermal expansion in the temperature range from -150 to 200 ° C, including quenching of the alloy from the single-phase β-region to obtain the structure of α '' - martensite with subsequent cold rolling with compression 30 ... 70% to obtain the preferred crystallographic orientation (texture) of martensite. In this case, the invar effect is realized due to the anisotropy of the properties of the martensite crystal lattice along the axes a, b, and c.

Данный способ является близким к предлагаемому техническому решению. Недостатком данного подхода является необходимость использования специальных прецизионных сплавов, а также недостаточный уровень прочностных свойств в состоянии после обработки. Последнее отчасти связано с необходимостью закалки сплава из однофазной β-области, что приводит к сильному росту зерен с последующим падением прочностных и пластических свойств. Кроме того, способ требует проведения прокатки с сильными обжатиями в холодном состоянии, когда пластичность сплава является низкой.This method is close to the proposed technical solution. The disadvantage of this approach is the need to use special precision alloys, as well as an insufficient level of strength properties in the state after processing. The latter is partly due to the need for quenching the alloy from the single-phase β-region, which leads to a strong grain growth with a subsequent decrease in the strength and plastic properties. In addition, the method requires rolling with heavy compressions in the cold state, when the ductility of the alloy is low.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в формировании состояния в листах из коррозионностойких неферромагнитных промышленных титановых двухфазных титановых сплавов с низким контролируемым значением ТКЛР (вплоть до отрицательного), которое характеризуется повышенной прочностью при удовлетворительной пластичности.The problem to which the invention is directed, is to form a state in sheets of corrosion-resistant non-ferromagnetic industrial titanium biphasic titanium alloys with a low controlled value of thermal expansion coefficient (up to negative), which is characterized by increased strength with satisfactory ductility.

Техническим результатом изобретения является низкое значение ТКЛР (не более 5) в плоскости листа в интервале температур -140…+80°С при высоких значениях прочности (более 900МПа) и удовлетворительной пластичности (более 5%).The technical result of the invention is a low value of LTEC (not more than 5) in the sheet plane in the temperature range -140 ... + 80 ° C at high strength values (more than 900 MPa) and satisfactory ductility (more than 5%).

Указанный результат достигается за счет комплексной термомеханической обработки, которая включает получение листа методом прокатки при температуре в диапазоне 500°С…Тпп-20°С (Тпп - температура полного полиморфного превращения используемой плавки сплава) с суммарным обжатием не менее 10%, закалку листа с температур в интервале 600°С…Тпп с последующей продольно-поперечной прокаткой листа при температуре не выше 300°С и с суммарным обжатием от 1 до 30%.The specified result is achieved due to complex thermomechanical processing, which includes sheet production by rolling at a temperature in the range of 500 ° C ... T pp -20 ° C (T pp is the temperature of complete polymorphic transformation of the used alloy smelting) with a total compression of at least 10%, hardening sheet with temperatures in the range of 600 ° C ... T pp with subsequent longitudinal-transverse rolling of the sheet at a temperature not exceeding 300 ° C and with a total compression of 1 to 30%.

В качестве материалов, из которых производится лист, могут выступать двухфазные титановые сплавы, условный молибденовый эквивалент которых находится в интервале от 3,3 до 22%.As materials from which the sheet is made, biphasic titanium alloys can be used, the conditional molybdenum equivalent of which is in the range from 3.3 to 22%.

Пример.Example.

Предлагаемое техническое решение подтверждено на примере термомеханической обработки промышленных сплавов ВТ23 и ВТ16, условный молибденовый эквивалент которых равен 7,9 и 8,6 соответственно.The proposed technical solution is confirmed by the example of thermomechanical processing of industrial alloys VT23 and VT16, the conditional molybdenum equivalent of which is 7.9 and 8.6, respectively.

В процессе обработки листовые полуфабрикаты из сплава ВТ23 исходной толщиной 6 мм подвергались горячей прокатке при температуре 840°С до толщины 4 мм и закаливались в воду от температуры 800°С. Затем листы при комнатной температуре подвергались первой холодной прокатке в направлении, перпендикулярном направлению горячей прокатки, на относительное обжатие 6%. Далее полученные листы при комнатной температуре прокатывались в направлении, перпендикулярном направлению первой холодной прокатки, на 3 и 6%.During processing, sheet semi-finished products from VT23 alloy with an initial thickness of 6 mm were hot rolled at a temperature of 840 ° C to a thickness of 4 mm and quenched in water at a temperature of 800 ° C. Then, the sheets were subjected to first cold rolling at room temperature in the direction perpendicular to the hot rolling direction, with a relative reduction of 6%. Further, the obtained sheets at room temperature were rolled in the direction perpendicular to the direction of the first cold rolling, by 3 and 6%.

Листовые полуфабрикаты из сплава ВТ16 исходной толщиной 6 мм подвергались горячей прокатке при температуре 840°С до толщины 4 мм и закаливались в воду от температуры 760°С. Затем листы при комнатной температуре подвергались первой холодной прокатке в направлении, перпендикулярном направлению горячей прокатки, на относительное обжатие 6%. Далее полученные листы при комнатной температуре прокатывались в направлении, перпендикулярном направлению первой холодной прокатки, на 6%.Semi-finished sheet products of VT16 alloy with an initial thickness of 6 mm were hot rolled at a temperature of 840 ° C to a thickness of 4 mm and quenched in water at a temperature of 760 ° C. Then, the sheets were subjected to first cold rolling at room temperature in the direction perpendicular to the hot rolling direction, with a relative reduction of 6%. Further, the obtained sheets at room temperature were rolled in the direction perpendicular to the direction of the first cold rolling, by 6%.

Значения ТКЛР определялись с помощью высокоточного дифференциального дилатометра Linseis L75VD1600C на образцах, вырезанных в двух взаимно перпендикулярных направлениях: направлении последней холодной прокатки (НП) и поперечном направлении (ПН).The TEC values were determined using a Linseis L75VD1600C high-precision differential dilatometer on samples cut in two mutually perpendicular directions: the direction of the last cold rolling (NP) and the transverse direction (PN).

В табл. 1, 2 представлены зафиксированные в температурном интервале -140…80°С значения ТКЛР после первой и второй холодных прокаток соответственно. В табл.3 приведены механические свойства сплавов с суммарной степенью обжатия после двух холодных прокаток 12%.In the table. Tables 1 and 2 recorded in the temperature range -140 ... 80 ° C show the values of TEC after the first and second cold rolling, respectively. Table 3 shows the mechanical properties of alloys with a total degree of reduction after two cold rolling 12%.

Как видно из представленных данных, в результате предложенной термомеханической обработки в обоих сплавах было достигнуто значительное снижение ТКЛР (примерно в 2…3 раза) и его низкая анизотропия в плоскости листа при сохранении высокой прочности и удовлетворительной пластичности.As can be seen from the data presented, as a result of the proposed thermomechanical treatment in both alloys, a significant decrease in the thermal expansion coefficient (about 2 ... 3 times) and its low anisotropy in the plane of the sheet were achieved while maintaining high strength and satisfactory ductility.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Источники информацииInformation sources

1. Прецизионные сплавы. Справочник. М.,1984, с. 212…258.1. Precision alloys. Directory. M., 1984, p. 212 ... 258.

2. Неферромагнитный инварный сплав и изделие, выполненное из него (их варианты): патент РФ 2095455, №96114190/02; заявл. 16.07.1996; опубл. 10.11.1997.2. Non-ferrous invar alloy and a product made from it (their variants): RF patent 2095455, No. 96114190/02; declared 07/16/1996; publ. 11/10/1997.

3. Хромова Л.П. Повышение качества изделий точного машиностроения на основе разработки инварного титанового сплава: автореф. дис. канд. техн. наук. - Москва, 2005. - 28 с.3. Khromova L.P. Improving the quality of precision engineering products based on the development of an invasive titanium alloy: abstract. dis. Cand. tech. sciences. - Moscow, 2005 .-- 28 p.

Claims (1)


Способ термомеханической обработки листовых полуфабрикатов из двухфазного титанового сплава с молибденовым эквивалентом от 3,3 до 22%, включающий горячую прокатку листовых полуфабрикатов и холодную продольно-поперечную прокатку, отличающийся тем, что горячую прокатку осуществляют при температуре от 500°С до Тпп - 20°С с суммарным обжатием не менее 10%, далее проводят закалку с температуры в интервале от 600°С до Тпп, а последующую холодную продольно-поперечную прокатку листового полуфабриката осуществляют при температуре не выше 300°С с суммарным обжатием от 1 до 30%, где Тпп - температура полного полиморфного превращения используемой плавки сплава.

The method of thermomechanical processing of sheet semi-finished products from a two-phase titanium alloy with a molybdenum equivalent from 3.3 to 22%, including hot rolling of sheet semi-finished products and cold longitudinal-transverse rolling, characterized in that the hot rolling is carried out at a temperature of from 500 ° C to T pp - 20 ° C with the total rolling reduction of not less than 10%, then tempering is carried out with a temperature ranging from 600 ° C to BTT and subsequent cold longitudinal-transverse rolling sheet semifinished product is carried out at a temperature not higher than 300 ° C with the amounts polar compression from 1 to 30%, where BTT - the temperature of complete polymorphic transformation of the alloy melt used.
RU2016144521A 2016-11-14 2016-11-14 Method of thermomechanical treatment of sheets of two-phase titanium alloys to produce low values of thermal coefficient of linear expansion (tclp) in plane of sheet RU2639744C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016144521A RU2639744C1 (en) 2016-11-14 2016-11-14 Method of thermomechanical treatment of sheets of two-phase titanium alloys to produce low values of thermal coefficient of linear expansion (tclp) in plane of sheet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016144521A RU2639744C1 (en) 2016-11-14 2016-11-14 Method of thermomechanical treatment of sheets of two-phase titanium alloys to produce low values of thermal coefficient of linear expansion (tclp) in plane of sheet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2639744C1 true RU2639744C1 (en) 2017-12-22

Family

ID=63857378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016144521A RU2639744C1 (en) 2016-11-14 2016-11-14 Method of thermomechanical treatment of sheets of two-phase titanium alloys to produce low values of thermal coefficient of linear expansion (tclp) in plane of sheet

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2639744C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2320771C1 (en) * 2006-07-06 2008-03-27 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Method for manufacturing of semi-finished sheet product from titanium alloy
RU2492275C1 (en) * 2012-01-11 2013-09-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of producing plates from two-phase titanium alloys
US20140116581A1 (en) * 2011-04-29 2014-05-01 Aktiebolaget Skf Heat-Treatment of an Alloy for a Bearing Component
RU2549804C1 (en) * 2013-09-26 2015-04-27 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method to manufacture armoured sheets from (alpha+beta)-titanium alloy and items from it
RU2555267C2 (en) * 2013-06-25 2015-07-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of fabrication of thin sheets from two-phase titanium alloy and product from these sheets
US20160326620A1 (en) * 2014-04-10 2016-11-10 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Alpha + beta titanium alloy cold-rolled and annealed sheet having high strength and high young's modulus and method for producing the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2320771C1 (en) * 2006-07-06 2008-03-27 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Method for manufacturing of semi-finished sheet product from titanium alloy
US20140116581A1 (en) * 2011-04-29 2014-05-01 Aktiebolaget Skf Heat-Treatment of an Alloy for a Bearing Component
RU2492275C1 (en) * 2012-01-11 2013-09-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of producing plates from two-phase titanium alloys
RU2555267C2 (en) * 2013-06-25 2015-07-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of fabrication of thin sheets from two-phase titanium alloy and product from these sheets
RU2549804C1 (en) * 2013-09-26 2015-04-27 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method to manufacture armoured sheets from (alpha+beta)-titanium alloy and items from it
US20160326620A1 (en) * 2014-04-10 2016-11-10 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Alpha + beta titanium alloy cold-rolled and annealed sheet having high strength and high young's modulus and method for producing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sutou et al. Characteristics of Cu–Al–Mn-based shape memory alloys and their applications
TWI628009B (en) Flexible externally toothed gear for strain wave gearing and method for manufacturing same
TW200815613A (en) Duplex stainless steel
EP3134556A2 (en) Surface hardenable stainless steels
CN104032188B (en) One has wide temperature range hyperelastic titanium zirconium niobium tantalum shape memory alloy and preparation method thereof
JP6229181B1 (en) Metastable austenitic stainless steel strip or steel plate and method for producing the same
CN104846273A (en) Low-temperature plasticity high manganese steel plate and processing technology thereof
CN106119719A (en) The ferrum of ultralow cobalt-cobalt magnetic alloy
Li et al. Effect of cryogenic treatment on microstructure and wear resistance of carburized 20CrNi2MoV steel
Dashti et al. Microstructure, texture, electrical and mechanical properties of AA-6063 processed by multi directional forging
KR101831548B1 (en) α+β TYPE COLD-ROLLED AND ANNEALED TITANIUM ALLOY SHEET HAVING HIGH STRENGTH AND HIGH YOUNG'S MODULUS, AND METHOD FOR PRODUCING SAME
Ijaz et al. Design of a novel superelastic Ti-23Hf-3Mo-4Sn biomedical alloy combining low modulus, high strength and large recovery strain
Jung et al. HIP joining of tungsten armor to ferritic-martensitic steel with a zirconium interlayer
JP6798907B2 (en) Low magnetic austenitic stainless steel and cold-rolled steel sheet
Kuranova et al. Influence of heat treatment and deformation on the structure, phase transformation, and mechanical behavior of bulk TiNi-based alloys
JPWO2014157146A1 (en) Austenitic stainless steel sheet and method for producing high-strength steel using the same
RU2639744C1 (en) Method of thermomechanical treatment of sheets of two-phase titanium alloys to produce low values of thermal coefficient of linear expansion (tclp) in plane of sheet
Mishra et al. Microstructural Characterization and Mechanical Properties of L-PBF Processed 316 L at Cryogenic Temperature
RU2524888C1 (en) THERMAL TREATMENT OF MONOCRYSTALS OF Fe-Ni-Co-Al-Ti FERROMAGNETIC ALLOY WITH SHAPE MEMORY EFFECT AND SUPERELASTICITY ORIENTED IN [001] DIRECTION AT STRETCHING STRAIN
RU2625376C1 (en) Method of thermomechanical processing of rods from biphase titanium alloys for producing low values of linear expansion thermal coefficient in rod axis direction
Lee et al. Microstructure and mechanical properties in B-doped Fe-31.9 Ni-9.6 Co-4.7 Ti alloys
Bolzoni et al. Effect of α+ β solution treatment and aging on the performance of powder forged Ti-5Al-2.5 Fe
Salvetr et al. Effect of double-step and strain-assisted tempering on properties of medium-carbon steel
CA3062762A1 (en) Titanium alloy-based sheet material for low- temperature superplastic deformation
Belyakov et al. Microstructural evolution and strengthening of stainless steels during cold rolling

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181115