Karakteristike termičke obrade titanijumskih legura
(1) Martenzitna transformacija neće značajno promijeniti svojstva titanijumskih legura. Ova karakteristika se razlikuje od martenzitne fazne transformacije čelika. Ojačanje titanijumskih legura termičkom obradom može se oslanjati samo na starenje, razlaganje metastabilne faze (uključujući martenzitnu fazu) koja nastaje gašenjem. Štaviše, metoda termičke obrade za čiste titanijumske legure tipa A je u osnovi nemoguća. Efikasna, odnosno termička obrada titanijumskih legura uglavnom se koristi za legure titana + tipa.
(2) Toplinska obrada treba izbjeći stvaranje ω faze. Formiranje ω faze će učiniti leguru titana krhkom, a ispravan odabir procesa starenja (na primjer, korištenje više temperature starenja) može uzrokovati razgradnju ω faze.
(3) Teško je rafinirati zrna legure titana upotrebom ponovljenih faznih promjena. Ovo se također razlikuje od čeličnih materijala. Većina čelika može koristiti ponovljene fazne transformacije austenita i perlita (ili ferita, cementita) za kontrolu nukleacije i rasta novih faza kako bi se postiglo rafiniranje zrna. Kod legura titanijuma takvog fenomena nema.
(4) Loša toplotna provodljivost. Loša toplotna provodljivost može dovesti do loše kaljivosti legura titanijuma, posebno legura titanijuma, velikog toplotnog naprezanja pri gašenju, a delovi su skloni savijanju tokom gašenja. Zbog loše toplinske provodljivosti, legure titana mogu lako uzrokovati prekomjeran lokalni porast temperature kada se deformiraju, što omogućava da lokalna temperatura premaši točku transformacije i formira Widmanstatten strukturu.
(5) Hemijski aktivan. Tokom termičke obrade, legure titana lako reaguju sa kiseonikom i vodenom parom, formirajući sloj bogat kiseonikom ili oksidnu ljusku određene dubine na površini obratka, što smanjuje performanse legure. Istovremeno, legure titana lako apsorbuju vodonik tokom termičke obrade, uzrokujući vodoničnu krtost.
(6) Postoji velika razlika u prelaznim tačkama. Čak i ako su sastojci isti, zbog različitih toplina topljenja, njihova transformacija
Temperature ponekad jako variraju.
(7) Kada se zagrevaju u faznom području, zrna imaju tendenciju rasta. Grubljenje zrna može uzrokovati nagli pad plastičnosti legure, pa temperaturu i vrijeme zagrijavanja treba strogo kontrolirati, a toplinsku obradu u faznom području treba koristiti s oprezom.
Vrste termičke obrade titanijumskih legura
Fazna promjena legure titanijuma je osnova termičke obrade legure titanijuma. Da bi se poboljšale performanse legure titanijuma, pored razumnog legiranja, mora se kombinovati sa odgovarajućom toplotnom obradom. Postoji nekoliko metoda termičke obrade titanijumskih legura. Obično korišteni uključuju tretman žarenjem, tretman starenjem, termičku obradu deformacije i kemijsku toplinsku obradu.
1 Tretman žarenjem
Žarenje je pogodno za razne legure titana, i na kraju poboljšava plastičnost legure, eliminiše njeno naprezanje i stabilizuje strukturu. Oblici žarenja uključuju žarenje za ublažavanje naprezanja, rekristalizacijsko žarenje, dvostruko žarenje, izotermno žarenje i žarenje u vakuumu.
(1) Žarenje za ublažavanje naprezanja. Da bi se eliminisalo unutrašnje naprezanje koje nastaje tokom livenja, hladne deformacije i procesa zavarivanja, može se koristiti žarenje za smanjenje napona. Temperatura žarenja za ublažavanje naprezanja bi trebala biti niža od temperature rekristalizacije, općenito 450~650 stupnjeva. Potrebno vrijeme ovisi o veličini poprečnog presjeka obratka, povijesti obrade i stupnju potrebnog smanjenja naprezanja.
(2) Obično žarenje. Svrha je eliminisanje osnovnog naprezanja kod poluproizvoda od legura titanijuma i visoke čvrstoće i plastičnosti koja zadovoljava tehničke zahteve. Temperatura žarenja je općenito jednaka ili malo niža od početne temperature rekristalizacije. Ovaj proces žarenja se uglavnom koristi kada metalurški proizvodi napuste tvornicu, pa se može nazvati i tvorničkim žarenjem.
(3) Potpuno žarenje. Svrha je da se potpuno eliminiše radno očvršćavanje, stabilizuje struktura i poboljša plastičnost. Ovaj proces se uglavnom odvija rekristalizacijom, pa se naziva i rekristalizacijskim žarenjem. Temperatura žarenja je poželjno između temperature rekristalizacije i temperature fazne transformacije. Ako je temperatura fazne transformacije prekoračena, Widmanstattenova struktura će se formirati i svojstva legure će se pogoršati. Tip, temperatura i način hlađenja žarenja variraju među različitim tipovima titanijumskih legura.
(4) Dvostruko žarenje. Da bi se poboljšala žilavost loma, plastičnost i stabilna struktura legure, potrebna su dva žarenja. Struktura legure nakon žarenja je ujednačenija i bliža ravnotežnoj. Kako bi se osigurala stabilnost strukture i svojstava legura titanijuma otpornih na toplinu pod visokim temperaturama i dugotrajnim naprezanjima, često se koristi ova vrsta žarenja. Dvostruko žarenje uključuje dva puta zagrijavanje i hlađenje legure zrakom. Temperatura zagrijavanja prvog visokotemperaturnog žarenja je viša od ili blizu krajnje temperature rekristalizacije, tako da se prekristalizacija može u potpunosti provesti bez značajnog rasta zrna, a volumni udio ap faze može se kontrolisati. Nakon zračnog hlađenja, struktura nije dovoljno stabilna, pa je potrebno drugo niskotemperaturno žarenje. Temperatura žarenja je niža od temperature rekristalizacije i održava se dugo vremena kako bi se u potpunosti razgradila metastabilna faza dobivena žarenjem na visokoj temperaturi.
(5) Izotermno žarenje. Izotermno žarenje osigurava najbolju plastičnost i termičku stabilnost. Ova vrsta žarenja je pogodna za dvofazne legure titana s većim sadržajem stabilizirajućih elemenata. Izotermno žarenje usvaja stepenovanu metodu hlađenja, to jest, nakon zagrijavanja na temperaturu iznad temperature rekristalizacije i održavanja topline, odmah se prenosi u drugu peć s nižom temperaturom (obično 600~650 stupnjeva) radi očuvanja topline, a zatim se hladi zrakom do sobnoj temperaturi.
2 Tretman gašenja
Gašenje starenja je glavna metoda termičke obrade i ojačanja titanijumskih legura. Koristi promenu faze da bi proizveo efekat jačanja, pa se naziva i termička obrada za jačanje. Efekat jačanja termičke obrade legure titana zavisi od prirode, koncentracije i specifikacija termičke obrade elemenata legure, jer ovi faktori utiču na vrstu, sastav, količinu i distribuciju metastabilne faze dobijene kaljenjem legure, kao i na prirodu. precipitirane faze tokom razgradnje metastabilne faze. Struktura, stepen disperzije itd., koji su povezani sa sastavom legure, specifikacijama procesa termičke obrade i originalnom strukturom.
Za legure određenog sastava, učinak starenja ovisi o odabranom procesu toplinske obrade. Što je viša temperatura gašenja, to je očigledniji efekat jačanja starenja. Međutim, gašenje iznad temperature transformacije će uzrokovati krhkost zbog pretjerano krupnih zrna. Za dvofazne legure titana sa nižom koncentracijom, gašenje na višoj temperaturi može se koristiti za dobijanje više martenzita, dok se za dvofazne legure titana sa višom koncentracijom može koristiti gašenje na nižoj temperaturi da bi se dobila metastabilnija faza. , kako bi se postigao maksimalni vremenski efikasan efekat jačanja. Metoda hlađenja je općenito hlađenje vodom ili hlađenje uljem, a proces gašenja mora biti brz kako bi se spriječilo raspadanje faze tokom procesa prijenosa i smanjenje efekta jačanja starenja. Odabir temperature i vremena starenja trebao bi se temeljiti na najboljim sveobuhvatnim performansama. Općenito, temperatura starenja + legure titanijuma je 500~600 stepeni, a vreme starenja je 4~12h; dok je temperatura starenja titanijumske legure 450~550 stepeni. , vreme 8~24h, metoda hlađenja je vazdušno hlađenje.
