Определение альфированного слоя методом микротвердости

Титан и сплавы на его основе являются важным конструкционным материалом. Но при нагреве на воздухе титан активно взаимодействует со всеми газами. При взаимодействии с кислородом на поверхности титана образуется наружный плотный слой оксида титана TiO2. Диффузия кислорода вглубь титана приводит к образованию под слоем TiO2 рыхлой прослойки из TiO2 и TiO и слоя титана с повышенным содержанием кислорода, который называют альфированным. С ростом содержания кислорода прочность и твердость титана возрастают.

Измерение твердости осуществлялось по методу Виккерса ГОСТ 2999-59.

Твердость альфированного слоя составляет порядка 350–500 кг/мм2 по Виккерсу.

В работе исследовался разрезанный образец из сплава ВТ20Л. Данный образец – внешняя диаметральная часть отливки «Корпус».

Основные параметры литья отливки «Корпус»:

– материал формы – графит ГМЗ

– температура формы 300°С

– средняя толщина формы 20–100 мм

– плавка вакуумная дуговая гарнисажная в установке НИАТ 833Д

– частота вращения стола 250 об/мин

– температура заливки 1651 + 150°С

– время плавки 14 минут

– количество наплавленного металла 154 кг

Измерение микротвердости осуществляли с помощью микротвердомера ПМТ-3М, нагрузка 50 г.

На рисунке 1 показаны графики зависимости микротвердости HV от расстояния от края образцов.

Значение микротвердости по длине образца не изменяется и колеблется в пределах 220–325 кг/мм2 по Виккерсу (рис. 1а). Это означает, что на поверхности образца отсутствует альфированный слой.

Значение микротвердости по длине образца не изменяется и колеблется в пределах 250–320 кг/мм2 по Виккерсу (рис. 1б). Это означает, что на поверхности образца отсутствует альфированный слой.

Выводы: Из приведенных выше значений твердости, видно, что альфированный слой на образцах (элементы отливки) отсутствует, а это значит, что способ литья в графитовую форму позволяет получить крупногабаритную фасонную отливку «Корпус» из сплава ВТ20Л без альфированного слоя.

Работа выполнена в рамках Госконтракта 14.527.12.0009 от 11.10.2011.

Рисунок 1 – Графики зависимости микротвердости HV от расстояния от края а) образца №1; б) образца № 2.