Sidificatin f Metais and Ays, N.30, 1997 Knepnięcie Metai i Stpów, Nr 30, 1997 PAN- Oddział Katwice; PL ISSN 0208-9386 E. ONYSZKIEWICZ*, Z. OPIEKUN**, W. ORŁOWICZ*** MODYFIKACJA WARS1WY WIERZCHNIEJ STOPU TYfANU a+f3, SKONCENTROWANYM ŹRÓDŁEM ENERGII W artykue przedstawin -.ryniki badania wpływu przetapiania w łuku eektrycznym pwierzchni dwufazweg stpu tytanu a+f3 na strukturę i mikrtwardść. Badania -.rykazały, że zmieniając prędkść przemieszczania łuku, mżna uzyskiwać różną grubść przetpinej warst-.ry wierzchniej (WW), zmieniać makr i mikrstrukturę raz wpływać na jej twardść. Zmniejszenie -.rymiarów przetpineg bszaru prwadzi d zredukwania wiekści ziarn, znaczneg wzrstu twardści raz hamwania -.rydzieania wtórnych faz.. WSTĘP Dwufazwe stpy a+f3 stanwią najiczniejszą grup(( wśród stpów tytanu. Właściwści mechaniczne tej grupy stpów mżna zmieniać w szerkim zakresie, zaeżnie d prcesu techngiczneg (przeróbka pastyczna ub bróbka ciepna). Dwufazwe stpy tytanu stswane są zarówn w stanie wyżarznym zmiękczając, jak i brbinym ciepnie (utwardzanie wydzieeniwe). W stanie wyżarznym ich struktura składa sitt z fazy a i f3 raz d 5-;-25% metastabinej fazy f3n [1-6]. Ograniczeniem w szerkim zastswaniu w przemyśe jest niska hartwnść raz duża niejednrdnść składu chemiczneg spwdwana prcesem wytwarzania stpów tytanu. Okazuje sit(, że zastswanie nwych technik mdyfikwania wierzchniej warstwy stpów, z wykrzystaniem przetapiania materiału źródłami ciepła skncentrwanej energii mże prwadzić d hmgenizacji i rzdrbnienia mikrstruktury. Szybkie chłdzenie nadtpineg materiału pzwaa uzyskiwać warstwę wierzchnią właściwściach mechanicznych, fizyk-chemicznych innych niż w materiae rdzimym. * ** *** dr inż. - Instytut Techniki, WSP Rzeszów dr inż. - Zakład Inżynierii Materiałwej, Pitechnika Rzeszwska prf. dr hab. inż. - Zakład Inżynierii Materiałwej, Pitechnika Rzeszwska
180 E. Onyszkiewicz, Z. Opiekun, W Orłwicz W zaeżnści d składu stpu i szybkści jeg chłdzenia ze stanu ciekłeg mżiwe staje sitt uzyskanie mrfgicznych zmian w mikrstrukturze, rzszerzenie zakresów występwania faz równwagwych ub twrzenie sit( nwych mittdzymetaicznych faz krystaicznych bądź też wytwrzenic warstw szkistych. Mechanizm występwania zróżnicwanych mikrstruktur jak funkcji szybkści chłdzenia nie jest dtychczas precyzyjnie zdefiniwany, c wynika z braku prstej współzaeżnści między trudnym d znaczenia parametrem jakim jest szybkść chłdzenia a bserwwaną mikrstr ukturą. Ceem prwadznych badań jest przedstawienie wpływu szybkści przetapiania warstwy wierzchniej dwufazweg stpu tytanu a+f3 na jeg makr- i mikrstrukturę raz twardść. 2. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA 2.1. Materiał d badań Badania wpływu szybkieg przetapiania warstwy wierzchniej skncentrwanym źródłem ciepła wyknan na dwufazwym stpie tytanu a+/3 nast<(pującym składzie chemicznym (tabica 1). Tabica Skład chemiczny stpu tytanu przeznaczneg d badań Składniki stpwe, % wag. A Cr M S i Fe c T i 6,35 1,52 2,25 0,60 0,30 O,Q7 reszta 2.2. Przetapianie warstwy wierzchniej Przetpienie warstwy wierzchniej (WW) stpu Ti6A2Cr2M (wg.gost stp znacza się jak WT3-1) skncentrwanym źródłem energii reaizwan z pr<:(dkścią 40 cm/min i 80 cm/min. 2.3. Wyniki badań i ich dyskusja W wyniku badań metagraficznych stwierdzn, że przy nadtapianiu warstwy źródłem przemieszczającym się z prędkścią 40cm/min, prces krystaizacji rzpczyna się z zachwaniem płaskieg frntu krystaizacji i daej dknuje się z przejściem d kmórkweg d dendrytyczneg.
Mdyfikacja wan-rny wierzchniej stpu tytanu a+{3 sknc. źródłem energii 181 Grubść przetpinej warstwy wynsiła 6,6 mm a jej szerkść k. 17,5 mm. Rysunki +3 iustrują makrstrukturę raz mikrstruktury stpu bserwwane przy pwiększeniu k. 50x a także mikrstruktur(( bserwwaną przy pw. OOOx. Duże pwiększenie przedstawia mikrstruktur<(. z bszaru A (rys. 2), w którym zmierzn najwyższą wartść mikrtwardś i (rys. 4.). Rys.. Makrstruktura stpu WT3-1 p bróbce pwierzchni łukiem eektrycznym. Trawin dczynnikiem Kriła. Pw. 3x Rys. 2. Mikrstruktura warstwy przetpinej w łuku eektrycznym na stpie WT3-. Pwi((kszenie 50x. Trawin dczynnikiem Kriła.
182 E. Onyszkiewicz, Z. Opieam, W Orłwicz Rys. 3. Szczegół z rys. 2 (bszar A). Obszar z kmórkweg typu krystaizacji. Ba-rdz drbne fazy prawdpdbnie {3 i {3N w a. Pw. OOOx. Traw, dczynnikiem Kra 500 400 g :m M > ~200 100.!! i-- C.c t!.. / f-- ~~.. c----"" 7 / ~...,/ t' ~ va 2 3 4 5 6 7 8 g Odegłść d pwierzchni, mm Rys. 4. Zmiana mikrtwardści WW stpu WT3-1 przetpinej w łuku eektrycznym przemieszczanym z szybkścią 40cm/min Niec inny braz mikrstruktury zabserwwan p przetpieniu WW stpu WT3-1 z prędkścią przetapiania 80cm/min (rys. 6). W tym przypadku bserwuje się igaste dendryty rztwru stałeg (prawdpdbnie {3) dużej twardści,. głębiej warstwę wydłużnych ziarn, które następnie przechdzą w równsiwe ziarna snwy a+f3. P takim przetpieniu WW jest znacznie cieńsza, jej grubść wynsi k. 2,3 mm, a szerkść k. 7,5 mm (rys. 5).
Mdyfikacja warsrn.y wierzeimiej stpu tytanu a+f3 sknc. źródłem energii 183 Rys. 5. Makrstruktura stpu WT3-1 pprzetpieniu WW z szybkścią 80cm/min. Pw. 3x. Traw. dczynnikiem Kra Rys. 6. Mikrstruktura warstwy przetpinej. Pw. 50x. Traw. dczynnikiem Kra Mikrtwardść WW stpu WT3-1 przetpinej źródłem energii przemieszczanym z szybkścią 80 cm/min. jest kł 75 % wittksza d twardści jaką mżna uzyskać drgą bróbki ciepnej. Warstwa ta psiada znaczną dprnść na krzje( w dczynniku złżnym z 50% HN0 3 + 40% HF + 10% H 2 0, nawet p jeg pdgrzaniu.
184 E. Onyszkiewicz, Z. Opiekun, W Orwicz 600 500 400 M i:300 ~ 200...-( -v- ('-..._ : :>--..._)._ --.! 100 L_ - - () 3 4 Odegłść d pwierzchni, nm Rys. 7. Zmiana mikrtwardści WW stpu WT3-1 przetpinej z prędkścią 80cm/min. LITERATURA [) M. J. Bru n: Wijanije iegierwania na czuwstwitienst miechaniczieskich swjstw itanwych spławw k strukturie, F.M. i Miet. 1979, nr 2. t 44, s. 404+411. [2) W. J. Mjsiejew: Swriemiennyje knstrukcjnnyje itanwe spławy, MITOM, 1980, nr 7, s. 29+36. [3) W. J. Mjsiejew: Pierspiektiwy razwitija uprczniajuszcziej tiermiczieskj brabtki itanwych spławw, MITOM, 1977, nr 10, s. 63+67. [4) W. J. Mjsiejew: Wijanie struktury i tiermiczieskj brabtki na swjstwa wyskprcznych itanwych spławw, MITOM, 1977, nr 5, s. 38+43. [5) L. K. Habbard: Swiaz mieżdu wiaskstju razruszenija i 5wjstwami pri rztiażenii i strukturj itanwych spławw, Izd. Mietaurgija, Mskwa, 1974. [6) E. Onyszkiewicz: Wpływ bróbki ciepnej na prces pękania dwufazweg stpu tytanu Ti6AI2Cr2M, praca dktrska, Pitechnika Rzeszwska, Rzeszów 1984. E. Onyszkiewicz Z. Opiekun W. Orłwicz Cncentrated surce f energy ayer mdiicatin titanium ex + f3 ałły