В конструкции деталей машин широко применяются упрочняемые закалкой и последующим старением детали из термоупрочняемых двухфазных титановых сплавов, причем их использование имеет тенденцию к увеличению. Для упрочняющей термической обработки подобных деталей важную роль играют охлаждающие среды. Применение при закалке таких интенсивных охладителей, как вода, приводит к поводке, в особенности длинномерных деталей и деталей сложной формы, короблению и образованию трещин. Использование в качестве закалочных сред таких менее резких охладителей, как минеральные масла, а также водные растворы полимеров, создает проблему утилизации и при этом не всегда обеспечивает требуемую скорость охлаждения.
Представляется перспективным использование закалочной среды, не уступающей вышеперечисленным по закаливающей способности, уменьшающей поводку и трещинообразование и в то же время являющейся экологически чистой – пульсирующий водовоздушный поток [1-6]
Перед изобретением была поставлена задача уменьшить поводку в ходе закалки двухфазных титановых сплавов, наблюдаемую у длинномерных изделий и изделий сложной формы при применении таких резких охладителей, как вода, а также повысить твердость после закалки и старения, благодаря чему увеличивается износостойкость изделий из данных сплавов.
Изобретение реализуется следующим образом: изделие из двухфазного титанового сплава ВТ14 нагретое в электропечи до температуры закалки от 850 до 880 °C после требуемой выдержки помещают в рабочую камеру, где охлаждают под действием пульсирующего водовоздушного потока, обладающего скоростью от 25 до 30 м/c, частотой колебаний от 830 до 1000 Гц, импульсным воздушным давлением от 8 до 12 кПа и переменным звуковым давлением от 80 до 90 дБ, оказывающего на закаливающееся изделие комплексное воздействие. Расход воды при этом составляет от 1 до 1,5 л/мин. После закалки изделие подвергается искусственному старению в электропечи при температуре от 480 до 500°C. Как следствие, при меньшей, чем в воде скорости охлаждения получена твёрдость не выше, чем при закалке в воде и более высокая твёрдость после старения. Пульсации водовоздушной смеси обеспечивают релаксацию напряжений, возникающих в результате закалочного охлаждения и тем самым уменьшают поводку изделий. Более высокая твёрдость после старения титанового сплава, закалённого в пульсирующей водовоздушной смеси в сравнении с закалённым в воде может быть объяснена более дисперсной мартенситной α²-фазой, образующейся при закалке под влиянием пульсаций водовоздушного потока, распад которой в процессе старения обеспечивает повышение твёрдости и прочности.
Таким образом изобретение позволило получить технический результат, а именно уменьшить поводку при термической обработке изделий из двухфазных титановых сплавов, а также повысить твёрдость и износостойкость в сравнении со стандартной упрочняющей термической обработкой подобных сплавов.