Titaanisulamite kuumtöötlemise omadused

(1) Martensiidi muundamine ei muuda oluliselt titaanisulamite omadusi. See omadus erineb terase martensiitse faasi muundumisest. Titaanisulamite kuumtöötluse tugevdamine võib tugineda ainult karastamise teel moodustunud metastabiilse faasi (sealhulgas martensiitse faasi) vananemisele. Pealegi on puhaste A-tüüpi titaanisulamite kuumtöötlusmeetod põhimõtteliselt võimatu. Tõhusat, st titaanisulamite kuumtöötlust kasutatakse peamiselt + tüüpi titaanisulamite jaoks.

(2) Kuumtöötlus peaks vältima ω-faasi teket. ω-faasi moodustumine muudab titaanisulami hapraks ja vananemisprotsessi õige valik (näiteks kõrgema vananemistemperatuuri kasutamine) võib põhjustada ω-faasi lagunemise.

(3) Titaanisulami terade puhastamine korduvate faasimuutuste abil on keeruline. See erineb ka terasmaterjalidest. Enamik teraseid saab kasutada austeniidi ja perliidi (või ferriidi, tsementiidi) korduvaid faasimuutusi, et kontrollida uute faaside moodustumist ja kasvu, et saavutada tera rafineeritumine. Titaanisulamite puhul sellist nähtust ei esine.

(4) Halb soojusjuhtivus. Halb soojusjuhtivus võib põhjustada titaanisulamite, eriti + titaanisulamite, halva karastamise, suure karastamise termilise pinge ja osad võivad karastamise ajal väänduda. Halva soojusjuhtivuse tõttu võivad titaanisulamid deformeerumisel kergesti põhjustada liigset lokaalset temperatuuritõusu, mis võimaldab kohalikul temperatuuril ületada transformatsioonipunkti ja moodustada Widmanstatteni struktuuri.

(5) Keemiliselt aktiivne. Kuumtöötlemisel reageerivad titaanisulamid kergesti hapniku ja veeauruga, moodustades tooriku pinnale teatud sügavusega hapnikurikka kihi ehk oksiidikatla, mis vähendab sulami jõudlust. Samal ajal imavad titaanisulamid kuumtöötlemisel kergesti vesinikku, põhjustades vesiniku haprumist.

(6) Üleminekupunktides on suur erinevus. Isegi kui koostisosad on samad, on erinevate sulatuskuumuste tõttu nende muundumine

Temperatuurid on mõnikord väga erinevad.

(7) Faasipiirkonnas kuumutamisel kipuvad terad kasvama. Terade jämedus võib põhjustada sulami plastilisuse järsu languse, seetõttu tuleks kuumutustemperatuuri ja -aega rangelt kontrollida ning faasipiirkonna kuumtöötlust tuleks kasutada ettevaatusega.

Titaanisulamite kuumtöötlustüübid

Titaanisulami faasimuutus on titaanisulami kuumtöötlemise aluseks. Titaanisulami toimivuse parandamiseks tuleb lisaks mõistlikule legeerimisele kombineerida seda sobiva kuumtöötlusega. Titaanisulamite kuumtöötlemise meetodeid on mitu. Tavaliselt kasutatavad meetodid hõlmavad lõõmutamist, vananemist, deformatsiooni kuumtöötlust ja keemilist kuumtöötlust.

1 Lõõmutamine

Lõõmutamine sobib erinevatele titaanisulamitele ning lõppkokkuvõttes parandab sulami plastilisust, kõrvaldab selle pinge ja stabiliseerib struktuuri. Lõõmutusvormid hõlmavad pinget leevendavat lõõmutamist, rekristallisatsiooni lõõmutamist, kahekordset lõõmutamist, isotermilist lõõmutamist ja vaakumlõõmutamist.

(1) Stressi leevendav lõõmutamine. Valamise, külmdeformatsiooni ja keevitusprotsesside käigus tekkiva sisepinge kõrvaldamiseks võib kasutada pinget leevendavat lõõmutamist. Stressi leevendamise lõõmutamise temperatuur peaks olema madalam kui ümberkristallimise temperatuur, tavaliselt 450–650 kraadi. Vajalik aeg sõltub töödeldava detaili ristlõike suurusest, töötlemise ajaloost ja nõutavast pingeleevenduse määrast.

(2) Tavaline lõõmutamine. Eesmärk on kõrvaldada põhipinged titaanisulamist pooltoodetes ning omada tehnilistele nõuetele vastavat kõrget tugevust ja plastilisust. Lõõmutamise temperatuur on üldiselt samaväärne või veidi madalam rekristallisatsiooni algustemperatuurist. Seda lõõmutamisprotsessi kasutatakse tavaliselt metallurgiatoodete tehasest lahkumisel, seega võib seda nimetada ka tehase lõõmutamiseks.

(3) Täielik lõõmutamine. Eesmärk on täielikult välistada töökõvenemine, stabiliseerida struktuur ja parandada plastilisust. See protsess toimub peamiselt ümberkristallimisel, seetõttu nimetatakse seda ka rekristallisatsiooni lõõmutamiseks. Lõõmutamistemperatuur jääb eelistatavalt ümberkristallimistemperatuuri ja faasimuutuse temperatuuri vahele. Kui faasimuutuse temperatuur ületatakse, moodustub Widmanstatteni struktuur ja sulami omadused halvenevad. Lõõmutamise tüüp, temperatuur ja jahutusmeetod on erinevat tüüpi titaanisulamite puhul erinev.

(4) Topeltlõõmutamine. Sulami purunemiskindluse, plastilisuse ja stabiilse struktuuri parandamiseks on vaja kahte lõõmutamist. Sulami struktuur pärast lõõmutamist on ühtlasem ja tasakaalulähedane. Kuumakindlate titaanisulamite struktuuri ja omaduste stabiilsuse tagamiseks kõrgetel temperatuuridel ja pikaajalisel pingel kasutatakse seda tüüpi lõõmutamist sageli. Topeltlõõmutamine hõlmab sulami kahekordset kuumutamist ja õhkjahutamist. Esimese kõrge temperatuuriga lõõmutamise kuumutustemperatuur on kõrgem või sellele lähedane ümberkristallimise lõpptemperatuur, nii et ümberkristallimist saab täielikult läbi viia, ilma et terad oluliselt kasvaksid, ja ap-faasi mahuosa saab kontrollida. Pärast õhkjahutamist ei ole struktuur piisavalt stabiilne, mistõttu on vaja teist madalal temperatuuril lõõmutamist. Lõõmutamistemperatuur on madalam kui ümberkristallimistemperatuur ja seda hoitakse pikka aega, et täielikult lagundada kõrgel temperatuuril anniilimisel saadud metastabiilne faas.

(5) Isotermiline lõõmutamine. Isotermiline lõõmutamine tagab parima plastilisuse ja termilise stabiilsuse. Selline lõõmutamine sobib suurema stabiliseerivate elementide sisaldusega kahefaasiliste titaanisulamite jaoks. Isotermiline lõõmutamine kasutab astmelist jahutusmeetodit, st pärast ümberkristallimistemperatuurist kõrgema temperatuurini kuumutamist ja soojuse säilitamist kantakse see koheselt teise madalama temperatuuriga ahju (tavaliselt 600–650 kraadi) soojuse säilitamiseks ja seejärel jahutatakse õhku. toatemperatuuril.

2 Kustutav ravi

Vananemise kustutamine on titaanisulamite kuumtöötlemise ja tugevdamise peamine meetod. See kasutab tugevdava efekti saamiseks faasimuutust, seega nimetatakse seda ka tugevdavaks kuumtöötluseks. Titaanisulami kuumtöötlemise tugevdav toime sõltub sulami elementide olemusest, kontsentratsioonist ja kuumtöötlemise spetsifikatsioonidest, kuna need tegurid mõjutavad sulami karastamise teel saadud metastabiilse faasi tüüpi, koostist, kogust ja jaotust, samuti selle olemust. sadestunud faasist metastabiilse faasi lagunemise ajal. Struktuur, dispersiooniaste jne, mis on seotud sulami koostise, kuumtöötlusprotsessi spetsifikatsioonide ja algse struktuuriga.

Teatud koostisega sulamite puhul sõltub vanuse tugevdamise mõju valitud kuumtöötlusprotsessist. Mida kõrgem on karastustemperatuur, seda ilmsem on vananemist tugevdav toime. Transformatsioonitemperatuurist kõrgemal karastamine põhjustab aga liiga jämedate terade tõttu haprust. Madalama kontsentratsiooniga kahefaasiliste titaanisulamite puhul saab suurema martensiidi saamiseks kasutada kõrgema temperatuuriga karastamist, kõrgema kontsentratsiooniga kahefaasiliste titaanisulamite puhul aga madalama temperatuuriga karastamist metastabiilsema faasi saamiseks. , et saavutada maksimaalne ajaliselt efektiivne tugevdav toime. Jahutusmeetodiks on üldiselt vesijahutus või õlijahutus ning kustutamisprotsess peab olema kiire, et vältida faasi lagunemist ülekandeprotsessi ajal ja vähendada vananemist tugevdavat toimet. Vananemistemperatuuri ja -aja valik peaks põhinema parimal terviklikul jõudlusel. Üldiselt on + titaani sulami vananemistemperatuur 500–600 kraadi ja vananemisaeg 4–12 tundi; samas kui titaanisulami vananemistemperatuur on 450–550 kraadi. , aeg 8 ~ 24h, jahutusmeetod on õhkjahutus.