Чи знаєте ви знання про процес термічної обробки титану та титанових сплавів? - Блог

Термічна обробкатитан і титанові сплавиє ключовим процесом для контролю їх мікроструктури та властивостей. Оскільки титан легко реагує з киснем, азотом і воднем за високих температур і піддається фазовому перетворенню (⇌ з температурою перетворення приблизно 882 градуси), його термічна обробка представляє певні проблеми.

Процеси первинної термічної обробки:

1. Відпал

Найчастіше використовується; цілі: зняття напруги, розм'якшення, стабілізація мікроструктури та підвищення пластичності.

1) Відпал-зняття напруги: 450–650 градусів, 1–4 години, усі титанові сплави Усуває залишкові напруги від механічної обробки/зварювання; фазового перетворення не відбувається

2) Рекристалізаційний відпал: 680–800 градусів (для + сплавів нижче Т); після холодної обробки; для зняття робочого зміцнення і відновлення пластичності

3) Подвійний відпал: стадія високої-температури + стадія низької{3}}температури (наприклад, Gr5: 950 градусів /2 години повітряного охолодження + 530 градуси /4 години повітряного охолодження); + сплав; Удосконалює мікроструктуру, покращуючи опір повзучості та міцність на руйнування

4) Ізотермічний відпал: після нагрівання матеріал швидко охолоджується до температури нижче T і витримується там; + сплав ; для отримання більш рівномірної мікроструктури і зниження внутрішніх напруг

5) відпал (перетворення): вище T (наприклад, Gr5: 1050 градусів), повітряне-охолодження або-печне охолодження + сплав; створює структуру Widmanstätten (шаблон-плетіння), покращує в’язкість до руйнування та зменшує швидкість поширення втомної тріщини

2. Обробка розчином і старіння (STA)

Метод первинного зміцнення, підходить для + і метастабільних сплавів.

Принцип: після високо{0}}обробки розчином сплав швидко охолоджується (загартування водою/маслом), захоплюючи -стабілізуючі елементи в перенасиченому (мартенсит) або метастабільному стані. Під час старіння випадають в осад тонкі, рівномірно розподілені фази або інтерметалічні сполуки.

3. Хімічна термічна обробка (поверхневе зміцнення)

Дифузія кисню: підвищує твердість поверхні та зносостійкість

Азотування: утворює зміцнювальний шар TiN

Дифузія бору: надзвичайно висока твердість, але висока крихкість

Іонна імплантація: покращує стійкість поверхні до зношування та корозії

Хімічну термічну обробку титану необхідно проводити у вакуумі або в захисній атмосфері, щоб запобігти утворенню поверхневого шару забруднення (-шару крихкості).

Ключові фактори контролю при термічній обробці

1. Нагрівання атмосфери та запобігання забрудненню

Титан при високих температурах поводиться як «хімічний звір»:

>400 градусів: Значне поглинання кисню, утворення твердого та крихкого шару (корпус/ -корпус)

>500 градусів: Значне поглинання азоту

>300 градусів: поглинання водню, що призводить до водневої крихкості

Заходи:

Вакуумна термообробка (рівень вакууму менше або дорівнює 10⁻³ Па; для вищих температур менше або дорівнює 10⁻4 Па)

Захист інертного газу (-аргон високої чистоти; забезпечити точку роси < -50 градусів)

Захист покриття (наприклад, спеціальні анти-покриття, такі як Brycoat)

Травлення для видалення -шару крихкості (змішана кислота HF + HNO₃)

2. Контроль температури: Точний контроль T

Температура обробки розчином для + сплавів має бути нижче T (зазвичай на 30–80 градусів нижче); інакше зерна будуть рости швидко, утворюючи грубу структуру Widmanstätten, що призведе до «крихкості».

T змінюється залежно від складу: приблизно 995 градусів для TC4 і 1000 градусів для TC11; коригування необхідно вносити на основі конкретного складу.

3. Швидкість охолодження

Відпал: зазвичай повітряне-охолодження або охолодження-печі

Обробка розчину: загартування водою (для запобігання -розкладанню фази та досягнення перенасиченої мікроструктури)

Якщо товщина поперечного-перерізу перевищує 25 мм, швидкість охолодження серцевини може бути недостатньою; необхідно враховувати загартування

Grade 2 ASTM B337 Titanium tubing made in China Gr6 Titanium Bars manufacturers