Лаврись С. М. Підвищення зносостійкості титанового сплаву ВТ22 поверхневим деформаційно-дифузійним обробленням

У роботі представлено нове вирішення науково-технічної задачі підвищення зносостійкості титанового сплаву ВТ22 шляхом інтенсифікації газового азотування попереднім модифікуванням поверхневої структури холодним поверхневим пластичним деформуванням. Досліджено кінетичні закономірності термодифузійного насичення азотом титанового сплаву ВТ22 та розраховані основні кінетичні константи процесу для широкого температурного діапазону, що дає можливість прогнозувати параметри азотування сплаву ВТ22 для отримання регламентованого поверхневого зміцнення. Встановлено кореляційні залежності між параметрами поверхневої пластичної деформації та рівнем поверхневого зміцнення титанового сплаву ВТ22 різного структурного стану. Показано, що збільшення навантаження забезпечує підвищення рівня поверхневого зміцнення, а збільшення кількості проходів – покращення якості оброблюваної поверхні титанового сплаву ВТ22. Показано вплив вихідного структурного стану на азотування, суміщене зі зміцнювальним термічним обробленням сплаву ВТ22, що в свою чергу впливає на структурно-фазовий стан і рівень поверхневого зміцнення модифікованих шарів. Так, для сплаву з вихідною (α+β)-глобулярною та β-структурами рівень поверхневого зміцнення вищий, ніж для сплаву з вихідною (α+β)-пластинчастою. Натомість найінтенсивніші структурні зміни (ріст α-фази) спостерігаємо у сплаві з вихідною β- та (α+β)-пластинчастою структурами. Підтверджено термічну стабільність деформаційно зміцненого шару в умовах насичення азотом до 820°С за рахунок домінування процесів твердорозчинного зміцнення азотом над процесами рекристалізації. Показано, що проведення попереднього поверхневого деформування інтенсифікує азотування, суміщене зі зміцнювальним термічним обробленням сплаву ВТ22, що підтверджується на 50% вищою поверхневою мікротвердістю та на 30% глибшим зміцненим шаром в порівнянні з азотуванням без попереднього поверхневого деформування. Встановлено, що деформаційно-дифузійне оброблення титанового сплаву ВТ22 сприяє підвищенню його зносостійкості у трибопарі з бронзою БрАЖН 10-4-4 удвічі та на 30% знижує коефіцієнт тертя порівняно з азотуванням без попереднього поверхневого деформування. Розроблено технологічні рекомендації щодо комбінованого деформаційно-дифузійного оброблення титанового сплаву ВТ22, що забезпечує регламентовані характеристики зміцнених шарів за збереженням об’ємних характеристик сплаву.