Сборник статей "Современные технологии обработки металлов и сплавов" 
 

140

УДК 621.771.001 
DOI 10.12737/8151 

РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ ОТЖИГА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА 

ПРОВОЛОКИ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ16  

ДИАМЕТРОМ МЕНЕЕ 1,0 ММ  

Галкин В. И. (профессор, д.т.н.) 

ФГБОУ ВПО  "МАТИ – Российский  государственный  

технологический университет   имени  К.Э. Циолковского" 

121552, г. Москва,  Оршанская ул., д.3, тел. (499) 141-94-53.  Е-mail: tomd@mati.ru 

 

В данной статье рассмотрено несколько режимов отжига проволоки из тита-

нового сплава ВТ16 диаметром менее 1,0 мм с исследованием микроструктуры и меха-

нических свойств данного полуфабриката. 

 

Одним из основных технологических параметров при производстве 

проволоки менее 1,0 мм из титанового сплава ВТ16, вносящим значитель-

ный вклад в формирование микроструктуры, является отжиг. При малых 

диаметрах проволоки из титанового сплава ВТ16 (менее 1,0 мм) главной 

задачей является получить мелкозернистую микроструктуру, что достига-

ется путем проведения дополнительных отжигов. Так как при производ-

стве проволоки диаметром менее 1,0 мм, в частности диаметрами 0,2 и 0,6 

мм, наблюдается высокая суммарная степень деформации (30 - 40 %), ко-

торая приводит к росту внутренних напряжений в проволоке.  

Для снятия таких напряжений и для получения мелкозернистой мик-

роструктуры на ОАО «ВИЛС» разработаны режимы отжига данной прово-

локи. 

На первом этапе производства была получена кованая заготовка 

диаметром 130 мм. Последующая прокатка «с прерыванием» на сортопро-

катном стане «250» в однофазной β-области при температуре 980 0С поз-

волила получить из данной заготовки катанку диаметром 8 мм. Комплекс 

Раздел 1.  Теория и технология обработки металлов и сплавов давлением 
 

141

дальнейших технологических операций, включающих в себя вакуумный 

отжиг полуфабрикатов, калибровку и волочение в холодном состоянии в 

несколько стадий с различной степенью деформации при вытяжке и про-

межуточными отжигами для снятия деформационного упрочнения, позво-

лил изготовить пруток диаметром 5,5 мм. 

На следующем этапе были проведены металлографические исследо-

вания структуры, а также определена твердость полученного прутка. 

Структура полуфабриката, сформированная на технологических стадиях 

его получения, является достаточно хорошо проработанной (рис. 1) и име-

ет среднюю твердость (25 – 26 единиц HRC). 

 

 
 

Рис.1.   Микроструктура полуфабриката Ø 5,5 мм после отжига при 

температуре 680 0С в течение 40 минут. 

 

Такая структура является типичной для полуфабрикатов, начальные 

стадии деформации которых протекали в однофазной β-области, а завер-

шающие – в (α+β)-области. Об этом свидетельствует отсутствие в структу-

ре четких β-границ с α-оторочкой и пластинчатой α-фазы, а также наличие 

отдельных микрообъемов с колониями α-пластин. 

Сборник статей "Современные технологии обработки металлов и сплавов" 
 

142

На следующем этапе технологической схемы на ОАО «ВИЛС» из 

полученного полуфабриката диаметром 5,5 мм методом холодного воло-

чения была изготовлена проволока диаметром 1,2 мм. 

Проведенные исследования микроструктуры показали, что увеличе-

ние степени деформации в процессе получения проволоки диаметром 1,2 

мм приводит к окончательному исчезновению в ее структуре границ быв-

ших β-зерен и ориентировки α-пластин в направлении волочения, что при-

водит к формированию мелкодисперсных глобулярных частиц α-фазы в 

поперечном направлению деформации сечении (рис. 3.2, а). 

Однако, как показали измерения кратковременных механических 

свойств, проведенные на ОАО «ВИЛС», в таком состоянии полуфабрикат 

обладает повышенными прочностными характеристиками (σВ=1120-1210 

МПа) и пониженным запасом технологической пластичности (δ=5-7 %), 

которого не достаточно для проведения последующих операций волочения 

в холодном состоянии. 

В связи с этим, полученная проволока диаметром 1,2 мм была под-

вергнута отжигу в воздушной атмосфере при 630 0С в течение 10 минут 

для устранения деформационного упрочнения. Такой отжиг не приводит к 

видимым изменениям микроструктуры (рис. 3.2, б), однако почти вдвое 

повышается пластичность полуфабриката при небольшом снижении проч-

ности (σВ=990 МПа и δ=14 %). 

Последующее осуществление этапов технологической схемы подра-

зумевало изготовление проволоки диаметром 0,9 мм и 0,6 мм с заданным 

уровнем механических свойств (σВ ≥ 1200 МПа и δ ≥ 5 %). 

Однако проведенные исследования показали, что после холодной де-

формации обе проволоки: как диаметром 0,9 мм, так и диаметром 0,6 мм, 

при незначительном уменьшении размера частиц α-фазы в поперечном се-

чении, которое происходит по мере увеличения степени деформации 

Раздел 1.  Теория и технология обработки металлов и сплавов давлением 
 

143

(рис.3), обладают запасом пластичности, значительно уступающим требу-

емому (таблица 1). 

 

 
а) 

 
б) 

Рис.2. Микроструктура проволоки Ø 1,2 мм после волочения (а) и после-

дующего отжига при температуре 630 0С в течение 10 минут (б). 

 

Таблица 1 

Механические свойства проволоки Ø 0,9 мм и Ø 0,6 мм из сплава 

ВТ16 

Диаметр прово-

локи, мм 

№ образца
σВ, МПа
σ0,2, МПА
δ, %

0,9 

1
1161
982
1,7

2
1146
1043
1,0

3
1172
999
0,9

4
1183
1006
1,1

0,6 

1
1380
-
0,5

2
1394
-
1,1

Сборник статей "Современные технологии обработки металлов и сплавов" 
 

 
144

 
а) 

 
в) 

 
б) 

 
г) 

 

Рис. 3. Микроструктура проволоки Ø 0,9 мм (а, б) и Ø 0,6 мм (в, г) после 

волочения (а, в – съемка с плоскости, перпендикулярной направлению де-

формации; б, г – съемка с плоскости, параллельной направлению 

 деформации). 

 

Измеряя шероховатость поверхности проволоки (таблица 2), наблю-

даем, повышенные значения шероховатости, это связано прежде всего с 

низким качеством поверхности получаемых полуфабрикатов. 

Таким образом, риски и надиры на поверхности полуфабрикатов 

являются дополнительными концентраторами напряжений и приводят к их 

преждевременному разрушению.  

Раздел 1.  Теория и технология обработки металлов и сплавов давлением 
 

145

В связи с особенностями процесса волочения, интенсивным скольже-

нием между поверхностью волоки и изделием в условиях большого давле-

ния в очаге деформации, выжиманием смазки и нарушением сплошности 

масляной пленки, а также налипанием частиц металла на рабочую поверх-

ность проволоки и недостаточным отводом тепла от рабочего инструмента 

на поверхности проволоки возникают различные поверхностные дефекты 

(риски, надиры, расслоения). 

Таблица 2 

Значение шероховатости поверхности проволоки  

Ø 0,9 мм и Ø 0,6 мм из сплава ВТ16 

Диаметр проволоки, 

мм 

№ измерения
Ra, мкм
Rz, мкм

0,9 

1
52,754
7,983

2
43,633
6,445

среднее значение
48,209
7,214

0,6 

1
9,469
1,854

2
10,906
2,093

среднее значение
10,188
1,973

 

Поэтому наличие таких дефектов на поверхности проволоки диамет-

ром менее 1,0 мм увеличивает газонасыщение поверхности проволоки и 

ведет к ее обрывам в процессе холодной деформации. 

В связи с этим необходимо было разработать режим термической об-

работки, позволяющий без изменения микроструктуры проволоки диамет-

ром 1,0 мм, сформированной в процессе волочения (рис. 4, а), повысить ее 

технологическую пластичность для последующего волочения в холодном 

состоянии. 

Сборник статей "Современные технологии обработки металлов и сплавов" 
 

 
146

 
а) 

 
в) 

 
б) 

 
г) 

Рис. 4. Микроструктура проволоки Ø 1,0 мм после волочения в холодном 

состоянии (а) и различных режимов отжига: пропусканием электриче-

ского тока tн = 750 0С, τВ = 3,5 мин (б) и tн = 600 0С, τВ = 5 мин (в);  

τВ = 3,5 мин (б) и tн = 450 0С, τВ = 1,5 ч (г). 

 

Для решения этой задачи на ОАО "ВИЛС" проволока Ø 1,0 мм была 

подвергнута отжигу при температуре 630 0С в течение 10 мин. Однако, как 

показали проведенные нами механические свойства, отожженная по тако-

му режиму проволока имеет недостаточную пластичность (таблица 3). 

Раздел 1.  Теория и технология обработки металлов и сплавов давлением 
 

147

Таблица 3 

Механические свойства проволоки Ø 1,0 мм из сплава ВТ16 после 

различных режимов отжига. 

Режим отжига

№ образца 
σВ, МПа 
σ0,2, МПа 
δ, % 
Температура 

нагрева, tн 

Время вы-

держки, τВ 

630 0С 
10 мин 

1
965
844
3,6

2
971
913
4,6

600 0С,

пропускание 

электрического 

тока 

5 мин 

1
1104
840
8,2

2 
1069 
836 
5,8 

750 0С,

пропускание 

электрического 

тока 

3,5 мин 

1
1002
739
5,2

2 
1036 
716 
6,4 

 

Поэтому было предложено два режима отжига проволоки указанного 

диаметра, основанных на пропускании электрического тока через полу-

фабрикат. Первый – при температуре 750 0С в течение 3,5 минут и второй 

– при температуре 600 0С в течение 5 минут. Несмотря на то, что в процес-

се отжига производился нагрев проволоки до достаточно высоких для 

сплава ВТ16 температур, малое время выдержки при этом позволило из-

бежать значительного укрупнения структуры (рис. 4, б, в) и образования на 

поверхности проволоки газонасыщенного слоя. Таким образом, удалось 

повысить пластичность полуфабрикатов в среднем до 6 % (таблица 3), в 

связи с чем данные режимы и технология нагрева были рекомендованы 

ОАО "ВИЛС" для производства проволоки диаметром менее 1,0 мм из ти-

танового сплава ВТ16.