NO131982B - - Google Patents

Description

Titanlegering.

Denne oppfinnelse angår titanlegeringer.

Skjønt det er blitt fremstilt mange titanlegeringer med egenskaper som gjør dem egnet til konstruksjonsmaterialer, li-der de alle av den mangel at når de står i glidende kontakt med hverandre under be-lastning, så forekommer det en tendens til at de glidende flater skjærer seg fast eller fastbrennes. Det er også ønskelig å frem-bringe en hard overflate på titan av hen-syn til slitestyrken hos de bevegelige deler. Det er blitt utviklet et stort antall frem-gangsmåter for å overvinne fastbrennin-gen, deriblant dannelse av et hardt over-flatelag ved induksjonsherdning av visse titanlegeringer eller ved å impregnere me-talloverflaten med herdende elementer. I siste tilfelle har det herdede lag en tilbøye-lighet til enten å være metallurgisk usta-bilt ved høyere temperaturer, eller til å være sprødt og skalle av overflaten under bearbeiding.

Det er i et tidligere ikke offentliggjort forslag fra søkeren beskrevet en frem-gangsmåte til varmebehandling av en titanlegering som inneholder mellom 0,6 og 1,2 % beryllium, bortsett fra forurensninger, hvor legeringen oppvarmes til en temperatur mellom 820° C og den øvre tem-peraturgrense som fastsettes av legerin-gens betafaseområde, hvorpå den hurtig avkjøles ved bråkjøling i et egnet flytende medium.

Det skal videre bemerkes at det fra USA-patentskrift nr. 2 801 167 er kjent titanlegeringer med et innhold av beryllium opp til 2 %, fortrinnsvis anvendes y4 %, og med et molybdeninnhold av minst 2 % og opp til 4 %, og hvor legeringen opphetes ved forhøyet temperatur, fortrinnsvis i a—p-området, og avkjøles deretter og eldes over en forlenget periode mellom ca. 200 og 400° C. Formålet med denne behandling er å tilveiebringe en jevn styrke i hele legeringen ved en fullstendig herdningsmeka-nisme. Ved de legeringer og de varmebehandlinger som foreskrives i patentskrif-tet oppnåes ikke det som tilsiktes ved foreliggende oppfinnelse, nemlig en legering eller artikkel som uten eldningsherdning er bibrakt en meget hard overflate og en kjerne som er bløtere enn overflaten. Dette oppnåes ifølge oppfinnelsen ved en titanlegering som er karakterisert ved at den inneholder mellom 0,5 og 1,0 % beryllium, mellom 0,25 og 2,0 % molybden og/ eller mellom 0,25 og 2,0 % silicium, mens resten består av titan bortsett fra forurensninger, og legeringen eller artiklene herav er uten eldningsherdning bibrakt en hard overflate og en kjerne som er bløtere enn overflaten ved at legeringen er blitt opp-hetet til en temperatur mellom 875 og 1200° C, og derpå avkjølt hurtig ved bråkjøling i et flytende medium.

Oppvarmningstiden for legeringene til de nevnte temperaturer er ikke kritisk; 5 min. etterat den nødvendige temperatur er oppnådd, er i alminnelighet tilstrekkelig.

Som resultat av at en legering av nevnte sammensetning utsettes for denne varmebehandling blir legeringen herdet og gjort sterkere på overflaten, mens derimot kjernen er bløtere enn overflaten. Graden av denne virkning er uavhengig av det tids-rom hvor materialet holdes på den nød-vendige temperatur, men den er avhengig av avkjølingshastigheten fra denne temperatur.

En meget rask avkjøling, som ved brå-kjøling i en isavkjølt saltoppløsning eller i vann, gir en høy herdningsgrad på overflaten. Med lavere avkjølingshastigheter, som ved bråkjøling i olje, får man derimot mindre hardhet av overflaten.

Legeringer i henhold til oppfinnelsen herdner i en større dybde fra overflaten enn de binære titan-berylliumlegeringer som er nevnt ovenfor. F. eks. ble prøvestyk-ker i stavform, 9,5 mm i diameter og 50,8 mm lange, laget av titanlegeringer med henholdsvis 0,8 % Be, 1 % Mo samt 0,8 % Be og 2,0 % Mo, oppvarmet til 1000° C og bråkjølt i iskald saltoppløsning. Prøvestyk-kenes hardhet var over 450 Vickers dia-mond Pyramid Hardness-enheter (VDPH) over hele tverrsnittet og nådde over 500 VDPH på stavens overflate. Et lignende prøvestykke laget av den binære titan-berylliumlegering med 0,8 % Be, og som fikk en tilsvarende varmebehandling, herdnet på overflaten til mer enn 500 VDPH men i sentrum av tverrsnittet var hardheten bare 337 VDPH.

Virkningen av den herdnende varmebehandling på ternære legeringer som inneholder molybden, og på en binær titan-berylliumlegering er sammenlignet i tabell I, hvor VDPH-tallene er gjengitt. Disse verdier ble bestemt i en dybde av 1,27 mm under den opprinnelige overflate for å unngå virkningen av forurensninger av overflaten som kunne ha forekommet under varmebehandlingen. Man vil legge merke til at det ble oppnådd forskjellige grader av herdning ved luftkjøling, oljekjøling og kjøling i iskald saltoppløsning.

I tabell II er gjengitt hardhetstall som er målt med mellomrom over tverrsnittene av prøvestykker med 9,5 mm diameter, som er laget av henholdsvis den binære titan-berylliumlegering og en ternær legering som inneholder molybden. Skjønt den ternære legering er blitt mindre drastisk brå-kjølt enn den binære legering, så har den ternære legering herdnet til en høyere ver-di over hele tverrsnittet enn den binære legering, hvor man bare finner høye hardhetsverdier på overflaten.

Tabell III viser hardhetsverdier som er bestemt i en rekke ternære legeringer som inneholder det beta-stabiliserende molybden, etter bråkjøling fra 1000° C i isvann. Verdiene ble målt nær kanten, ved midten og ved to mellomliggende punkter på et tverrsnitt av en stav med 9,5 mm diameter. Man vil legge merke til at en økning i molybdeninnholdet gir en økning i hard-hetsnivået over hele tverrsnittet.

For å oppnå en passende hardhetsgra-dient mellom overflaten og kjernen i små gjenstander eller gjenstander med smale tverrsnitt, kan det være fordelaktig å vel-ge sammensetninger av legeringene hvor molybden og/eller siliciuminnholdet ligger i den nedre del av området. Omvendt kre-ver store gjenstander eller slike med større tykkelser at sammensetningen av legeringene ligger i den øvre del av området.

Varmebehandlinger som er utført etter herdningen, har vist at nevneverdige tap av hardhet neppe vil oppstå hvis den herdede legering under bruk oppvarmes til temperaturer lavere enn 400° C. Hvis de herdede legeringer oppvarmes til høyere temperaturer opp til 800° C, vil hardheten reduseres. Virkningene av oppvarmning av de herdede legeringer til forskjellige temperaturer, dvs. 400 og 600° C i forskjellige tider, er vist grafisk i fig. 1 i de medføl-gende tegninger. Virkningen av bråkjøling fra to forskjellige temperaturer er også vist i fig. 1 ved hardhetsverdiene for tiden null, og det er åpenbart at en temperatur på 1000° C gir høyere overflatehardhet enn en temperatur på 875° C. Silicium har en lignende virkning som molybden med hen-syn til å gi høyere hardhet når det settes til den binære titan-berylliumlegering. Virkningen av forskjellige mengder silicium på hardhetstallene over tverrsnittet av en stav med 9,5 mm diameter som er bråkjølt i isvann fra 1000° C, er vist i tabell IV, og disse verdier kan sammenlignes med verdiene for den binære legering i tabell II. Fig. 2 i de medfølgende tegninger viser en grafisk fremstilling av hardhetsverdiene for den ternære legering i tabell IV med 0,6 % silicium. Den utpregede hard-hetsgradient kommer tydelig frem i fig. 2.

Silicium kan erstatte en del av molyb-denet, idet det derved fremkommer en kvaternær legering. Det oppstår lignende hardheter og gradienter i de kvaternære som i de ternære legeringer. En kvaternær legering med 1 % beryllium, 1 % molybden,

1 % silicium i form av et prøvestykke med

et effektivt tverrsnitt på 12,7 mm, ble varmebehandlet overensstemmende med fremgangsmåten etter oppfinnelsen. Hard-hetsmålingene ga verdier på 535 VDPH nær

overflaten, minkende til 350 VDPH ved kjernen.

Undersøkelser av prøvestykkenes mi-krostruktur viste at det herdede materiale var begrenset til overflatelagene når det gjaldt den binære legering, mens de ternære legeringer var herdnet helt igjen-nom tverrsnittet.

De ovennevnte ternære og kvarternære legeringer har den middels høy strekkstyr-ke på ca. 7625 kg/cm- med rimelig duktili-tet, idet de faktiske verdier avhenger av graden av bråkjøling. I bløt tilstand kan legeringene lett bearbeides, og den harde overflate kan så lett frembringes ved den beskrevne varmebehandling.

Titanlegering, karakterisert ved at den inneholder mellom 0,5 og 1,0 % beryllium, mellom 0,25 og 2,0 % molybden og/ eller mellom 0,25 og 2,0 % silicium, mens resten består av titan bortsett fra forurensninger, hvilken legering eller artikler herav uten eldningsherdning er bibrakt en hård overflate og en kjerne som er bløtere enn overflaten ved at legeringen er blitt opp-hetet til en temperatur mellom 875 og 1200° C, og derpå avkjølt hurtig ved brå-kjøling i et flytende medium.

Claims (3)

1. Stdpe-sprengstoff på basis av krystallinsk sprengstoff med hby detoneringshastighet, bestående av heksogen og oktogen, samt trinitrotoluen, karakterisert vedat det inneholder 40-90 vektprosent krystallinsk sprengstoff med hby detoneringshastighet og 10-60 vektprosent trinitrotoluen, idet 10-50 vektprosent,fortrinnsvis 15-25 vektprosent,av det krystallinske sprengstoff med hby detoneringshastighet er oktogen med partikkelstbrrelse fra 0-300 mikron og den resterende del er heksogen.

2. Sprengstoff som angitt i krav 1,karakterisert vedat det i stedet for rent oktogen benyttes heksogen-krystaller som er samkrystallisert med oktogen, hvori vektdelene varierer fra 60/40 til 85/15 for hver av bestanddelene heksogen og oktogen og som er oppnådd ved fremstilling av oktogen ut fra heksametylen-tetramin og salpetersyre.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av det sprengstoff som er angitt i krav 1-4, 1 eller 2, ved innblanding av heksogen og oktogen i smeltet trinitrotoluen, karakterisert vedat en fbrste smelting utfores ved 85°C og at etterfblgende smeltinger utfores ved 90°C.