RU2785129C1 - Method for manufacturing thin sheets from two-phase titanium alloys - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to manufacturing thin sheets from two-phase titanium alloys. An ingot undergoes preliminary thermomechanical processing in the β and α+β regions, resulting in a slab; the slab is subjected to multi-stage rolling resulting in semifinished rolled stock; the rolled stock is cut into sheet workpieces, the workpieces are straightened, assembled into a batch, rolled into sheets as part of the batch; and the sheets are subjected to thermal adjustage operations after batch rolling. The preliminary thermomechanical processing of an ingot is executed in two stages: at the first stage, the ingot is strained in the β region with a relative strain degree of at least 50% for the stage; at the second stage, the workpiece is deformed in the (α+β) region with a 25 to 50% degree for the stage, resulting in a slab. The multi-stage rolling of a slab is executed in three stages: at the first stage, the slab is rolled into a strip at a metal heating temperature 90–180 °C above the polymorphic transformation point (PTP) with a relative strain degree of 50 to 95% for the stage; at the second stage, the strip is rolled at a metal heating temperature 30–80 °C above the PTP with a relative strain degree of 30 to 70% for the stage, followed by reeling the strip into a roll; at the third stage, the strip is rolled, resulting in semifinished rolled stock, at a metal heating temperature 70–120 °C above the PTP with a relative strain degree of 30…70% for the stage. The batch rolling is executed transversely at a batch heating temperature 50–100 °C below the PTP with a 50 to 80% total relative strain degree of the sheet workpiece.

EFFECT: higher productivity of the production process, higher metal yield, better mechanical properties and structure of the sheets.

2 cl, 1 dwg, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления листовых полуфабрикатов из двухфазных титановых сплавов с применением пакетной прокатки, которые могут быть использованы в аэрокосмической, энергетической, химической отраслях промышленности, машиностроении и других областях производства.The invention relates to the field of metal forming, and in particular to methods for manufacturing sheet semi-finished products from two-phase titanium alloys using batch rolling, which can be used in aerospace, energy, chemical industries, mechanical engineering and other areas of production.

Титановые сплавы являются перспективными конструкционными материалами для различных отраслей промышленности. Широкое их применение связано с присущим титану и его сплавам комплексу свойств: высокой удельной прочности, коррозионной стойкости во многих агрессивных средах, сопротивлению усталостным нагрузкам, повышенной жаропрочности при температурах эксплуатации до 600°С.Titanium alloys are promising structural materials for various industries. Their widespread use is associated with a set of properties inherent in titanium and its alloys: high specific strength, corrosion resistance in many aggressive environments, resistance to fatigue loads, increased heat resistance at operating temperatures up to 600°C.

Одним из изделий повышенного спроса являются тонкие листы из двухфазных титановых сплавов, характеризующихся пониженной технологической пластичностью, высоким сопротивлением деформации, узким температурным интервалом обработки давлением, высокой чувствительностью к перегреву, активным взаимодействием с окружающей атмосферой. Например, тонкие листы из этих сплавов широко применяются для дальнейшей формовки в режиме сверхпластичности, что требует повышенной пластичности материала листов. С ростом потребности в листовых материалах с повышенными свойствами в промышленности возникает потребность в усовершенствовании методов прокатки.One of the high-demand products is thin sheets made of two-phase titanium alloys, which are characterized by reduced technological plasticity, high resistance to deformation, narrow temperature range of pressure treatment, high sensitivity to overheating, and active interaction with the surrounding atmosphere. For example, thin sheets of these alloys are widely used for further molding in the superplasticity mode, which requires increased plasticity of the sheet material. With the growing demand for sheet materials with improved properties in the industry, there is a need to improve rolling methods.

Вследствие повышенной склонности двухфазных титановых сплавов к упрочнению при холодной пластической деформации, сопровождающейся потерей пластичности, получение тонких листов холодной прокаткой затруднено, поэтому листы традиционно получают горячей прокаткой. Однако, горячая прокатка в обычных условиях возможна при наличии большого числа проходов и, соответственно, нагревов, что приводит к значительному окислению и газонасыщенности металла. При этом полистный способ не обеспечивает требуемое текстурное состояние, формирование которого осуществляется в узком температурном интервале. Поэтому получение тонких листов производят с использованием на заключительных этапах пакетной прокатки. Пакет собирается из нескольких листовых заготовок подката титанового сплава, сверху и снизу закрывается металлическими крышками - обкладками, которые обвариваются между собой с помощью металлических стержней - вкладышей. Собранный таким образом пакет помещается в печь для нагрева, после чего он прокатывается за регламентированное количество проходов до заданной толщины, с наличием в отдельных случаях промежуточных подогревов.Due to the increased propensity of two-phase titanium alloys to work hardening during cold plastic deformation, accompanied by a loss of ductility, it is difficult to obtain thin sheets by cold rolling, so sheets are traditionally obtained by hot rolling. However, hot rolling under normal conditions is possible in the presence of a large number of passes and, accordingly, heating, which leads to significant oxidation and gas saturation of the metal. At the same time, the sheet-by-sheet method does not provide the required texture state, the formation of which is carried out in a narrow temperature range. Therefore, the production of thin sheets is carried out using batch rolling in the final stages. The package is assembled from several sheet blanks of rolled titanium alloy, top and bottom are closed with metal covers - plates, which are scalded together with the help of metal rods - liners. The package assembled in this way is placed in a heating furnace, after which it is rolled for a regulated number of passes to a given thickness, with the presence of intermediate heating in some cases.

Следует отметить, что изготовление тонких листов с применением пакетной прокатки является весьма затратным и трудоемким процессом, вызывающим высокие потери металла. При этом существенную долю в структуре затрат занимает процесс подготовки листовой заготовки - подката, который, как правило, получают посредством полистной прокатки.It should be noted that the production of thin sheets using stack rolling is a very costly and time-consuming process, causing high metal losses. At the same time, a significant share in the cost structure is occupied by the process of preparing a sheet blank - rolled stock, which, as a rule, is obtained by sheet rolling.

Поэтому при увеличении потребности в тонких листах перед специалистами возникает задача в повышении эффективности способов изготовления листов при обеспечении высокого качества материала.Therefore, with an increase in the demand for thin sheets, specialists face the task of increasing the efficiency of methods for manufacturing sheets while ensuring high quality of the material.

Известен способ изготовления тонких листов из псевдо-альфа титановых сплавов, включающий деформацию слитка в сляб, механическую обработку сляба, многопроходную прокатку сляба на подкат, резку подката на листовые заготовки, их сборку в пакет и его прокатку и адъюстажные операции, при этом деформацию слитка в сляб осуществляют путем его нагрева до температуры на 150÷250°С выше температуры полиморфного превращения (далее - ТПП) и деформации с суммарной степенью деформации 30÷60%, последующего нагрева до температуры на 100÷200°С выше ТПП и деформации с суммарной степенью деформации 40÷70%, многопроходную прокатку сляба осуществляют в несколько этапов, на которых сляб нагревают до температуры на 90÷150°С выше ТПП и прокатывают с суммарной степенью деформации при этой температуре 50÷80%, степенью деформации за проход 10÷20% и дополнительными нагревами после достижения степени деформации 25÷35%, подкат нагревают до температуры на 30÷60°С ниже ТПП и прокатывают с суммарной степенью деформации при этой температуре 15÷25% и степенью деформации за проход 5÷10%, подкат нагревают до температуры на 80÷120°С выше ТПП и прокатывают с суммарной степенью деформации при этой температуре 50÷80%, степенью деформации за проход 10÷20% и дополнительными нагревами после достижения степени деформации 25÷35%, подкат нагревают до температуры на 50÷70°С ниже ТПП и прокатывают с суммарной деформацией при этой температуре 40÷65%, степенью деформации за проход 5÷10% и дополнительными нагревами после достижения степени деформации 15÷25%, после разрезки подката на листовые заготовки проводят их адъюстажные операции, сборку листовых заготовок в пакет осуществляют с укладкой таким образом, чтобы направление листов предыдущей прокатки было перпендикулярно направлению листов последующей прокатки, прокатку пакета на готовый размер ведут путем нагрева до температуры на 70÷100°С ниже ТПП и прокатки с суммарной степенью деформации 55÷70%, степенью деформации за проход 10÷20% и дополнительными нагревами пакета после достижения степени деформации 25÷35%, затем из пакета извлекают полученные листы и проводят адъюстажные операции (Патент РФ №2522252, публ. 10.07.2014, МПК C22F 1/18, В21В 3/00).A known method for manufacturing thin sheets of pseudo-alpha titanium alloys, including deformation of the ingot into a slab, machining of the slab, multi-pass rolling of the slab into a roll, cutting the roll into sheet blanks, their assembly into a package and its rolling and adjusting operations, while deformation of the ingot into the slab is carried out by heating it to a temperature of 150÷250°C above the temperature of polymorphic transformation (hereinafter referred to as TPP) and deformation with a total degree of deformation of 30÷60%, subsequent heating to a temperature of 100÷200°C above the TPP and deformation with a total degree of deformation deformation of 40÷70%, multi-pass rolling of the slab is carried out in several stages, in which the slab is heated to a temperature of 90÷150°C above the CCI and rolled with a total degree of deformation at this temperature of 50÷80%, the degree of deformation per pass is 10÷20% and additional heating after reaching the degree of deformation of 25÷35%, the rolling is heated to a temperature of 30÷60°C below the CCI and rolled with a total degree of deformation at this temperature 15÷25% and the degree of deformation per pass 5÷10%; % and additional heating after reaching the degree of deformation of 25÷35%, the rolling is heated to a temperature of 50÷70°C below the CCI and rolled with a total deformation at this temperature of 40÷65%, the degree of deformation per pass is 5÷10% and additional heating after reaching a degree of deformation of 15–25%, after cutting the rolled stock into sheet blanks, they are adjusted by adjusting operations, the sheet blanks are assembled into a package with stacking in such a way that the direction of the sheets of the previous rolling is perpendicular to the direction of the sheets of subsequent rolling, the package is rolled to the finished size by heating up to a temperature of 70÷100°C below CCI and rolling with a total degree of deformation of 55÷70%, a degree of deformation per pass of 10÷20% and additional heating pack and after reaching the degree of deformation of 25÷35%, then the resulting sheets are removed from the package and adjusting operations are carried out (RF Patent No. 2522252, publ. 07/10/2014, IPC C22F 1/18, B21B 3/00).

Известный способ разработан для производства тонких листов из псевдо-α-титановых сплавов и не учитывает особенности термомеханической обработки двухфазных титановых сплавов.The known method was developed for the production of thin sheets of pseudo-α-titanium alloys and does not take into account the features of thermomechanical processing of two-phase titanium alloys.

Известен способ изготовления тонких листов из высокопрочных титановых сплавов, включающий подготовку карточных заготовок, сборку пакета в стальном кейсе, нагрев и горячую прокатку пакета, термообработку, раскрой пакета и отделочные операции листов, при этом перед первой прокаткой карточные заготовки нагревают до температуры на 50-150°С выше температуры полиморфного превращения, выдерживают в течение 15-50 мин и закаливают с охлаждением в воде, горячую прокатку пакета в кейсе, нагретом до температуры 650-750°С, первоначально осуществляют в продольном или поперечном направлении относительно направления прокатки исходной заготовки с суммарной степенью деформации 61-70%, а последующую горячую прокатку пакета в кейсе осуществляют в направлении, перпендикулярном направлению первой прокатки пакета при тех же температурно-деформационных параметрах, после прокатки кейс подвергают отжигу при температуре 650-700°С с выдержкой 30-60 мин (Патент РФ №2243833, публ. 10.01.2005, МПК В21В 1/38).A known method for manufacturing thin sheets of high-strength titanium alloys, including the preparation of card blanks, the assembly of the package in a steel case, heating and hot rolling of the package, heat treatment, cutting the package and finishing operations of the sheets, while before the first rolling, the card blanks are heated to a temperature of 50-150 °C above the temperature of polymorphic transformation, kept for 15-50 min and quenched with cooling in water, hot rolling of the package in a case heated to a temperature of 650-750°C is initially carried out in the longitudinal or transverse direction relative to the direction of rolling of the original workpiece with a total the degree of deformation is 61-70%, and the subsequent hot rolling of the package in the case is carried out in the direction perpendicular to the direction of the first rolling of the package at the same temperature and deformation parameters, after rolling the case is annealed at a temperature of 650-700 ° C with an exposure of 30-60 minutes ( Patent of the Russian Federation No. 2243833, published on January 10, 2005, IPC V21V 1/38).

В известном способе подготовка листовых заготовок - подката осуществляется карточным способом, применение которого снижает выход годного металла из-за необходимости деления заготовок на части и дополнительных травлений на промежуточных этапах, а также приводит к повышению трудоемкости из-за наличия двух этапов пакетной прокатки. Карточный способ требует проведения дополнительных горячих прокаток и осмотров подката. Кроме того, использование пониженной температуры прокатки пакетов служит причиной формирования неблагоприятного текстурного состояния листов.In the known method, the preparation of sheet blanks - rolling is carried out using a card method, the use of which reduces the yield of usable metal due to the need to divide the blanks into parts and additional pickling at intermediate stages, and also leads to an increase in labor intensity due to the presence of two stages of batch rolling. The card method requires additional hot rolling and rolling inspections. In addition, the use of a lower temperature for rolling packages causes the formation of an unfavorable textural state of the sheets.

Известен способ изготовления особо тонких листов из высокопрочных титановых сплавов, включающий получение исходной листовой заготовки, сборку пакета из листовых заготовок с обмазывающим покрытием с использованием кейса, горячую прокатку и термообработку пакета, разделение и отделку поверхности полученных листов. В известном способе получение исходной заготовки осуществляют прокаткой сляба в полосу до определенной толщины, смоткой ее в рулон и последующей резкой на листы, а прокатку пакета проводят при температуре ниже температуры рекристаллизации сплава, при этом кейс состоит, по крайней мере, из одной секции, внутри которой размещают не более трех листов, секции между собой разделены обкладками, аналогичными обкладкам кейса, выполненным из титановых сплавов с меньшим сопротивлением деформации, чем сплав заготовок, и с толщиной, обеспечивающей устойчивость формы сечения при прокатке (Патент РФ №2381297. МПК В21В 3/00, C22F 1/18, публ. 10.02.2010) - прототип.A method is known for manufacturing extra thin sheets of high-strength titanium alloys, including obtaining an initial sheet blank, assembly of a package of sheet blanks with a coating coating using a case, hot rolling and heat treatment of the package, separation and surface finishing of the obtained sheets. In the known method, the initial workpiece is obtained by rolling the slab into a strip to a certain thickness, winding it into a roll and subsequent cutting into sheets, and the package is rolled at a temperature below the alloy recrystallization temperature, while the case consists of at least one section, inside where no more than three sheets are placed, the sections are separated from each other by plates similar to the case plates, made of titanium alloys with lower deformation resistance than the billet alloy, and with a thickness that ensures the stability of the section shape during rolling (RF Patent No. 2381297. IPC V21V 3 / 00, C22F 1/18, published 02/10/2010) - prototype.

Листы, изготовленные в соответствии с прототипом, обладают низким уровнем механических свойств, в частности пластичности, из-за недостаточной проработки структуры. Кроме того, указанное в способе получение исходной заготовки для пакетной прокатки относительной толщиной h₃/h_k=2,0-6,0 где h₃ - толщина исходной листовой заготовки, мм, h_k-конечная толщина готовых листов, мм, при h_k менее 0,3 мм является затруднительным, т.к. требует большого количества технологических операций, что влечет за собой снижение выхода годного и повышение трудоемкости.Sheets made in accordance with the prototype, have a low level of mechanical properties, in particular ductility, due to insufficient study of the structure. In addition, the preparation of the initial billet for stack rolling with a relative thickness h ₃ /h _k =2.0-6.0 specified in the method, where h ₃ is the thickness of the original sheet blank, mm, h _k is the final thickness of the finished sheets, mm, at h _k less than 0.3 mm is difficult, because requires a large number of technological operations, which entails a decrease in yield and an increase in labor intensity.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка низкозатратного способа изготовления тонких листов из двухфазных титановых сплавов при обеспечении высокого качества листов.The problem to which this invention is directed is the development of a low-cost method for manufacturing thin sheets of two-phase titanium alloys while ensuring high quality sheets.

Техническими результатами, достигаемыми при осуществлении изобретения, являются увеличение производительности процесса, повышение выхода годного металла, улучшение значений механических свойств и структуры листов.The technical results achieved in the implementation of the invention are an increase in the productivity of the process, an increase in the yield of suitable metal, an improvement in the values of the mechanical properties and the structure of the sheets.

Технический результат достигается тем, что в способе получения тонких листов из двухфазных титановых сплавов, включающий предварительную термомеханическую обработку слитка в β и (α+β)-области с получением сляба, многоэтапную прокатку сляба с получением подката, резку подката на листовые заготовки, прогладку листовых заготовок, сборку их в пакет, прокатку листовых заготовок в листы в составе пакета и термоадъюстажные операции листов после пакетной прокатки, согласно изобретению предварительную термомеханическую обработку слитка осуществляют в два этапа: на первом этапе слиток деформируют в β-области со степенью относительной деформации не менее 50% за этап, на втором этапе проводят деформацию заготовки в (α+β)-области со степенью 25…50% за этап с получением сляба, многоэтапную прокатку сляба проводят в три этапа: на первом этапе осуществляют прокатку сляба в полосу при температуре нагрева металла выше ТПП на 90…180°С со степенью относительной деформации за этап 50…95%, на втором этапе полосу прокатывают при температуре нагрева металла выше ТПП на 30…80°С со степенью относительной деформации за этап 30…70% с последующей смоткой полосы в рулон, на третьем этапе проводят рулонную прокатку полосы с получением подката при температуре нагрева металла выше ТПП на 70…120°С со степенью относительной деформации за этап 30…70%, а пакетную прокатку проводят в поперечном направлении при температуре нагрева пакета ниже ТПП на 50…100°С со степенью суммарной относительной деформации листовой заготовки 50…80%. Кроме того, прогладку листовых заготовок осуществляют при температуре нагрева металла 650…850°С.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing thin sheets from two-phase titanium alloys, including preliminary thermomechanical processing of the ingot in the β and (α + β) regions to obtain a slab, multi-stage rolling of the slab to obtain a roll, cutting the roll into sheet blanks, smoothing sheet blanks, assembling them into a package, rolling sheet blanks into sheets as part of a package and thermoadjusting operations of sheets after package rolling, according to the invention, preliminary thermomechanical processing of the ingot is carried out in two stages: at the first stage, the ingot is deformed in the β-region with a degree of relative deformation of at least 50 % per stage, at the second stage, the workpiece is deformed in the (α + β) region with a degree of 25 ... above CCI by 90...180°C with a degree of relative deformation during the stage 50...95%, at the second stage p The strip is rolled at a metal heating temperature above the CCI by 30...80°C with a degree of relative deformation per stage of 30...70%, followed by winding the strip into a roll; 120°C with a degree of relative deformation per stage of 30...70%, and package rolling is carried out in the transverse direction at a package heating temperature lower than CCI by 50...100°C with a degree of total relative deformation of the sheet blank of 50...80%. In addition, the smoothing of sheet blanks is carried out at a metal heating temperature of 650 ... 850 ° C.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Для изготовления листового проката выплавленный и механически обработанный слиток нагревают до температур β-области и деформируют со степенью относительной деформации не менее 50%. Деформация слитка на первом этапе разрушает литую структуру, усредняет химический состав сплава, уплотняет заготовку, устраняя такие литейные дефекты, как пустоты, раковины и др. Второй этап термомеханической обработки слитка проводят после нагрева заготовки до температур (α+β)-области и деформации со степенью 25…50% за этап с получением сляба, что разрушает большеугловые границы зерен, увеличивая плотность дислокаций, т.е. осуществляется деформационный наклеп. Для полного удаления поверхностных дефектов полученного сляба целесообразно проводить его механическую обработку со всех сторон на глубину не менее 5 мм. Металл сляба имеет повышенную внутреннюю энергию для создания деформационного наклепа, и первый этап прокатки сляба в полосу при температуре нагрева металла выше ТПП на 90…180°С со степенью относительной деформации за этап 50…95% сопровождается рекристаллизацией с измельчением зерна. На втором этапе полосу прокатывают при температуре нагрева металла выше ТПП на 30…80°С со степенью относительной деформации за этап 30…70% с последующей смоткой полосы в рулон, что позволяет за счет оптимального сочетания температуры и деформации получить нужную толщину полосы под последующую рулонную прокатку. Дальнейшая смотка полосы в рулон дает возможность получить полосу нужной длины без ограничения по длине раскатного рольганга.For the production of sheet metal, the smelted and machined ingot is heated to temperatures in the β-region and deformed with a degree of relative deformation of at least 50%. The deformation of the ingot at the first stage destroys the cast structure, averages the chemical composition of the alloy, compacts the workpiece, eliminating such casting defects as voids, cavities, etc. The second stage of thermomechanical treatment of the ingot is carried out after heating the workpiece to temperatures degree of 25...50% per stage with obtaining a slab, which destroys the high-angle grain boundaries, increasing the density of dislocations, i.e. deformation hardening is carried out. To completely remove surface defects of the resulting slab, it is advisable to machine it from all sides to a depth of at least 5 mm. The slab metal has an increased internal energy to create a deformation work hardening, and the first stage of rolling the slab into a strip at a metal heating temperature higher than the CCI by 90...180°C with a degree of relative deformation per stage of 50...95% is accompanied by recrystallization with grain refinement. At the second stage, the strip is rolled at a metal heating temperature above the CCI by 30...80°C with a degree of relative deformation for the stage of 30...70%, followed by winding the strip into a roll, which makes it possible to obtain the desired strip thickness for the subsequent roll due to the optimal combination of temperature and deformation. rolling. Further winding of the strip into a roll makes it possible to obtain a strip of the desired length without limiting the length of the rolled roller table.

На третьем этапе проводят рулонную прокатку полосы с получением подката при температуре нагрева рулона между проходами выше ТПП на 70…120°С со степенью относительной деформации за этап 30…70%. Рулонная прокатка за счет применения вышеперечисленных параметров, а так же благодаря созданию переднего и заднего натяжения позволяет за регламентированное количество проходов получить полосу заданной минимальной толщины приемлемого качества, обойти ограничения раскатного рольганга по длине, а также исключить промежуточные этапы изготовления (дополнительные прокатки, деление заготовок на части, травления заготовок), значительно повышающие операционные затраты.At the third stage, roll rolling of the strip is carried out with obtaining a roll at a coil heating temperature between passes above the CCI by 70...120°C with a degree of relative deformation per stage of 30...70%. Roll rolling due to the use of the above parameters, as well as due to the creation of front and rear tension, makes it possible to obtain a strip of a given minimum thickness of acceptable quality for a regulated number of passes, bypass the limitations of a rolled roller table along the length, and also eliminate intermediate manufacturing stages (additional rolling, division of blanks into parts, pickling workpieces), significantly increasing operating costs.

После рулонной прокатки осуществляют резку подката на листовые заготовки. Для выравнивания рулонной кривизны листовые заготовки подвергают прогладке при температуре нагрева металла 650…850°С.After roll rolling, rolling is cut into sheet blanks. To equalize the rolled curvature, sheet blanks are ironed at a metal heating temperature of 650...850°C.

Далее заготовки укладывают в пакет и прокатывают в поперечном направлении при температуре нагрева пакета ниже ТПП на 50…100°С со степенью суммарной относительной деформации листовой заготовки 50…80%. Изменение направления прокатки позволяет получить минимальную анизотропию механических свойств. Температурный интервал нагрева и степень деформации на данном этапе позволяет увеличить уровень измельчения и коагулирования первичной α-фазы. что способствует получению равноосного зерна обеспечивающего равномерные показатели механических свойств во всех направлениях.Next, the workpieces are placed in a package and rolled in the transverse direction at a heating temperature of the package below the CCI by 50...100°C with a degree of total relative deformation of the sheet workpiece of 50...80%. Changing the direction of rolling makes it possible to obtain a minimum anisotropy of mechanical properties. The temperature range of heating and the degree of deformation at this stage makes it possible to increase the level of grinding and coagulation of the primary α-phase. which contributes to obtaining an equiaxed grain providing uniform mechanical properties in all directions.

Промышленная применимость подтверждается конкретным примером выполнения изобретения.Industrial applicability is confirmed by a specific example of the invention.

Для получения листов толщиной 0,6 мм был выплавлен слиток из двухфазного титанового сплава Ti-6A1-4V, химический состав которого приведен в табл. 1. Температура полиморфного превращения сплава, определенная металлографическим методом, составила 968°С.To obtain sheets with a thickness of 0.6 mm, an ingot was melted from a two-phase titanium alloy Ti-6A1-4V, the chemical composition of which is given in Table. 1. The temperature of the polymorphic transformation of the alloy, determined by the metallographic method, amounted to 968°C.

После проведения деформации посредством ковки при температурах, соответствующих β-области, а затем ковки при температурах (α+β)-области, из слитка получали сляб толщиной 210 мм с последующей механической обработкой всех граней сляба. Затем сляб нагревали до температуры 1068°С (на 100°С выше ТПП) и прокатывали в полосу на толщину 17,5 мм (степень деформации за этап 91%). На втором этапе полосу нагревали до температуры 1000°С (на 32°С выше ТПП), прокатывали на толщину 7 мм (степень деформации за этап 60%) и сматывали полосу в рулон. После чего рулоны нагревали в моталках прокатного стана до температуры 1050°С (на 82°С выше ТПП) и осуществляли рулонную прокатку полосы в подкат на толщину 2,8 мм (степень деформации за этап 60%). После рулонной прокатки проводили резку рулона на листовые заготовки, прогладку листовых заготовок при температуре 750°С. Далее заготовки укладывали в пакет и прокатывали пакетом в поперечном направлении при температуре нагрева пакета 900°С (на 68° ниже ТПП) на толщину листовой заготовки 0,9 мм (степень деформации за этап 60%). После извлечения из пакетов и разделения на прокатанных листах осуществляли термоадъюстажные операции, механические испытания, резку в готовый размер, в результате чего получены готовые листы толщиной 0,6 мм. Механические свойства листов на растяжение при комнатной температуре в отожженном состоянии приведены в табл. 2. Угол изгиба в продольном и поперечном направлениях листов составил 105° на оправке диаметром 5,4 мм. Фотография типичной микроструктуры листов в поперечном направлении при 500-кратном увеличении представлена на фиг. 1.After carrying out the deformation by forging at temperatures corresponding to the β region, and then forging at temperatures corresponding to the (α+β) region, a slab with a thickness of 210 mm was obtained from the ingot, followed by machining of all faces of the slab. Then the slab was heated to a temperature of 1068° C. (100° C. higher than TPP) and rolled into a strip to a thickness of 17.5 mm (degree of deformation per stage 91%). At the second stage, the strip was heated to a temperature of 1000°C (32°C higher than TPP), rolled to a thickness of 7 mm (the degree of deformation per stage was 60%), and the strip was wound into a roll. After that, the coils were heated in the winders of the rolling mill to a temperature of 1050°C (82°C higher than the CCI) and the coil rolling of the strip was carried out into a roll to a thickness of 2.8 mm (the degree of deformation per stage was 60%). After roll rolling, the roll was cut into sheet blanks and the sheet blanks were ironed at a temperature of 750°C. Next, the workpieces were placed in a package and rolled in a package in the transverse direction at a heating temperature of the package of 900°C (68° below the CCI) to a sheet workpiece thickness of 0.9 mm (the degree of deformation per stage was 60%). After being removed from the bags and separated, the rolled sheets were subjected to thermal adjusting operations, mechanical tests, cutting to the finished size, as a result of which finished sheets with a thickness of 0.6 mm were obtained. The mechanical properties of sheets in tension at room temperature in the annealed state are given in table. 2. The bending angle in the longitudinal and transverse directions of the sheets was 105° on a mandrel with a diameter of 5.4 mm. A photograph of a typical microstructure of the sheets in the transverse direction at 500x magnification is shown in FIG. one.

Анализ микроструктуры листов показал, что структура равноосная, близка к глобулярной, с размером зерен 5 мкм. Качество поверхности листов соответствовало всем требованиям нормативной документации, трещин и расслоений не зафиксировано.An analysis of the microstructure of the sheets showed that the structure is equiaxed, close to globular, with a grain size of 5 μm. The surface quality of the sheets met all the requirements of regulatory documentation, cracks and delaminations were not recorded.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать высококачественные листы из двухфазных титановых сплавов с высокой производительностью и увеличением выхода годного металла в среднем на 7%.Thus, the proposed method makes it possible to obtain high-quality sheets from two-phase titanium alloys with high productivity and an increase in the yield of usable metal by an average of 7%.

Claims (2)

1. Способ изготовления тонких листов из двухфазных титановых сплавов, включающий предварительную термомеханическую обработку слитка в β и α+β-области с получением сляба, многоэтапную прокатку сляба с получением подката, резку подката на листовые заготовки, прогладку листовых заготовок, сборку их в пакет, прокатку листовых заготовок в листы в составе пакета и термоадъюстажные операции листов после пакетной прокатки, отличающийся тем, что предварительную термомеханическую обработку слитка осуществляют в два этапа: на первом этапе слиток деформируют в β-области со степенью относительной деформации не менее 50% за этап, на втором этапе проводят деформацию заготовки в (α+β)-области со степенью 25-50% за этап с получением сляба, многоэтапную прокатку сляба проводят в три этапа: на первом этапе осуществляют прокатку сляба в полосу при температуре нагрева металла выше температуры полиморфного превращения (ТПП) на 90-180°С со степенью относительной деформации за этап 50-95%, на втором этапе полосу прокатывают при температуре нагрева металла выше ТПП на 30-80°С со степенью относительной деформации за этап 30-70% с последующей смоткой полосы в рулон, на третьем этапе проводят рулонную прокатку полосы с получением подката при температуре нагрева металла выше ТПП на 70-120°С со степенью относительной деформации за этап 30-70%, а пакетную прокатку проводят в поперечном направлении при температуре нагрева пакета ниже ТПП на 50-100°С со степенью суммарной относительной деформации листовой заготовки 50-80%.1. A method for manufacturing thin sheets from two-phase titanium alloys, including preliminary thermomechanical processing of an ingot in the β and α + β regions to obtain a slab, multi-stage rolling of the slab to obtain a roll, cutting the roll into sheet blanks, smoothing the sheet blanks, assembling them into a package, rolling of sheet blanks into sheets as part of a package and thermal adjusting operations of sheets after package rolling, characterized in that the preliminary thermomechanical processing of the ingot is carried out in two stages: at the first stage, the ingot is deformed in the β-region with a degree of relative deformation of at least 50% per stage, at at the second stage, the billet is deformed in the (α+β)-region with a degree of 25-50% per stage to obtain a slab; CCI) at 90-180°C with a degree of relative deformation during the stage of 50-95%, at the second stage the floor the wasp is rolled at a metal heating temperature above the CCI by 30-80 ° C with a degree of relative deformation per stage of 30-70%, followed by winding the strip into a roll, at the third stage, the strip is rolled to produce rolled metal at a metal heating temperature above the CCI by 70- 120°C with a degree of relative deformation per stage of 30-70%, and package rolling is carried out in the transverse direction at a heating temperature of the package below the CCI by 50-100°C with a degree of total relative deformation of the sheet blank of 50-80%. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прогладку листовых заготовок осуществляют при температуре нагрева металла 650-850°С.2. The method according to p. 1, characterized in that the ironing of sheet blanks is carried out at a metal heating temperature of 650-850 ° C.

Images