Vlastnosti tepelného zpracování slitin titanu

(1) Transformace martenzitu významně nezmění vlastnosti slitin titanu. Tato vlastnost se liší od martenzitické fázové přeměny oceli. Tepelné zpevnění titanových slitin se může spoléhat pouze na rozklad stárnutí metastabilní fáze (včetně martenzitické fáze) vytvořené kalením. Navíc je metoda tepelného zpracování pro čisté titanové slitiny typu A v podstatě nemožná. Efektivní, to znamená, že tepelné zpracování slitin titanu se používá hlavně pro slitiny titanu typu +.

(2) Tepelné zpracování by mělo zabránit tvorbě ω fáze. Tvorba ω fáze způsobí, že titanová slitina bude křehká a správný výběr procesu stárnutí (například použitím vyšší teploty stárnutí) může způsobit rozklad ω fáze.

(3) Je obtížné zjemnit zrna slitiny titanu použitím opakovaných fázových změn. Tím se také liší od ocelových materiálů. Většina ocelí může používat opakované fázové přeměny austenitu a perlitu (nebo feritu, cementitu) k řízení nukleace a růstu nových fází k dosažení zjemnění zrna. U titanových slitin k takovému jevu nedochází.

(4) Špatná tepelná vodivost. Špatná tepelná vodivost může vést ke špatné prokalitelnosti titanových slitin, zejména + slitin titanu, velkému tepelnému namáhání kalením a díly jsou náchylné k deformaci během kalení. Kvůli špatné tepelné vodivosti mohou slitiny titanu při deformaci snadno způsobit nadměrný lokální nárůst teploty, což umožňuje, aby místní teplota překročila bod transformace a vytvořila Widmanstattenovu strukturu.

(5) Chemicky aktivní. Během tepelného zpracování slitiny titanu snadno reagují s kyslíkem a vodní párou a vytvářejí na povrchu obrobku vrstvu bohatou na kyslík nebo oxidové okují s určitou hloubkou, což snižuje výkonnost slitiny. Slitiny titanu přitom při tepelném zpracování snadno absorbují vodík, což způsobuje vodíkové křehnutí.

(6) Existuje velký rozdíl v přechodových bodech. I když jsou ingredience stejné, v důsledku různých tavicích tepel dochází k jejich přeměně

Teploty se někdy velmi liší.

(7) Při zahřívání v oblasti fáze mají zrna tendenci růst. Zhrubnutí zrn může způsobit prudký pokles plasticity slitiny, takže teplota a čas ohřevu by měly být přísně kontrolovány a tepelné zpracování v oblasti fáze by mělo být používáno opatrně.

Tepelné zpracování slitin titanu

Fázová změna slitiny titanu je základem tepelného zpracování slitiny titanu. Aby se zlepšila výkonnost titanové slitiny, musí být kromě rozumného legování kombinována s vhodným tepelným zpracováním. Existuje několik metod tepelného zpracování slitin titanu. Mezi běžně používané patří žíhání, stárnutí, deformační tepelné zpracování a chemické tepelné zpracování.

1 Ošetření žíháním

Žíhání je vhodné pro různé slitiny titanu a v konečném důsledku zlepšuje plasticitu slitiny, eliminuje její pnutí a stabilizuje strukturu. Formy žíhání zahrnují žíhání pro odlehčení pnutí, rekrystalizační žíhání, dvojité žíhání, izotermické žíhání a vakuové žíhání.

(1) Žíhání pro odlehčení pnutí. Aby se eliminovalo vnitřní pnutí vznikající během procesu odlévání, deformace za studena a svařování, lze použít žíhání na odlehčení pnutí. Teplota žíhání pro uvolnění napětí by měla být nižší než teplota rekrystalizace, obecně 450 ~ 650 stupňů. Potřebný čas závisí na velikosti průřezu obrobku, historii zpracování a požadovaném stupni odlehčení.

(2) Běžné žíhání. Účelem je eliminovat základní pnutí v polotovarech ze slitiny titanu a mají vysokou pevnost a plasticitu, která odpovídá technickým požadavkům. Teplota žíhání je obecně ekvivalentní nebo mírně nižší než počáteční teplota rekrystalizace. Tento proces žíhání se obecně používá, když hutní výrobky opouštějí továrnu, takže jej lze také nazvat továrním žíháním.

(3) Kompletní žíhání. Účelem je zcela odstranit deformační zpevnění, stabilizovat strukturu a zlepšit plasticitu. Při tomto procesu dochází především k rekrystalizaci, proto se také nazývá rekrystalizační žíhání. Teplota žíhání je výhodně mezi teplotou rekrystalizace a teplotou fázové transformace. Při překročení teploty fázové transformace se vytvoří Widmanstattenova struktura a zhorší se vlastnosti slitiny. Typ, teplota a způsob chlazení žíhání se u různých typů titanových slitin liší.

(4) Dvojité žíhání. Pro zlepšení lomové houževnatosti, plasticity a stabilní struktury slitiny jsou zapotřebí dvě žíhání. Struktura slitiny po žíhání je rovnoměrnější a blíží se rovnováze. Pro zajištění stability struktury a vlastností žáruvzdorných titanových slitin při vysokých teplotách a dlouhodobém namáhání se tento typ žíhání často používá. Dvojité žíhání zahrnuje ohřev a chlazení slitiny vzduchem dvakrát. Teplota ohřevu prvního vysokoteplotního žíhání je vyšší nebo blízká koncové teplotě rekrystalizace, takže rekrystalizace může být plně provedena, aniž by došlo k výraznému růstu zrn, a lze řídit objemový podíl fáze ap. Po ochlazení vzduchem není struktura dostatečně stabilní, proto je nutné druhé nízkoteplotní žíhání. Teplota žíhání je nižší než teplota rekrystalizace a udržuje se po dlouhou dobu, aby se plně rozložila metastabilní fáze získaná vysokoteplotním žíháním.

(5) Izotermické žíhání. Izotermické žíhání poskytuje nejlepší plasticitu a tepelnou stabilitu. Tento způsob žíhání je vhodný pro dvoufázové slitiny titanu s vyšším obsahem stabilizačních prvků. Izotermické žíhání využívá metodu odstupňovaného chlazení, to znamená, že po zahřátí na teplotu vyšší než je teplota rekrystalizace a udržení tepla je okamžitě převedeno do jiné pece s nižší teplotou (obecně 600 ~ 650 stupňů) pro uchování tepla a poté ochlazeno vzduchem na pokojová teplota.

2 Ošetření kalením

Kalení stárnutí je hlavní metodou tepelného zpracování a zpevňování titanových slitin. Využívá fázové změny k vyvolání zpevňujícího účinku, proto se také nazývá zpevňovací tepelné zpracování. Zpevňovací účinek tepelného zpracování slitiny titanu závisí na povaze, koncentraci a specifikacích tepelného zpracování prvků slitiny, protože tyto faktory ovlivňují typ, složení, množství a distribuci metastabilní fáze získané kalením slitiny, stejně jako povahu. precipitované fáze během rozkladu metastabilní fáze. Struktura, stupeň disperze atd., které souvisí se složením slitiny, specifikací procesu tepelného zpracování a původní strukturou.

U slitin s určitým složením závisí účinek zpevnění stárnutím na zvoleném procesu tepelného zpracování. Čím vyšší je kalicí teplota, tím zřetelnější je účinek zpevňující stárnutí. Kalení nad transformační teplotou však způsobí křehkost v důsledku příliš hrubých zrn. Pro dvoufázové slitiny titanu s nižší koncentrací lze použít kalení za vyšší teploty pro získání více martenzitu, zatímco pro dvoufázové slitiny titanu s vyšší koncentrací lze použít kalení za nižší teploty pro získání metastabilnější fáze. tak, aby se dosáhlo maximálně časově efektivního posilovacího účinku. Způsob chlazení je obecně chlazení vodou nebo chlazení olejem a proces kalení musí být rychlý, aby se zabránilo rozkladu fáze během procesu přenosu a snížil se účinek zpevňování stárnutí. Výběr teploty a doby stárnutí by měl být založen na nejlepším komplexním výkonu. Obecně je teplota stárnutí + titanové slitiny 500 ~ 600 stupňů a doba stárnutí je 4 ~ 12 h; zatímco teplota stárnutí titanové slitiny je 450 ~ 550 stupňů. , čas 8~24h, způsob chlazení je chlazení vzduchem.