Titanyum alaşımlarının ısıl işlem özellikleri

(1) Martenzit dönüşümü titanyum alaşımlarının özelliklerini önemli ölçüde değiştirmeyecektir. Bu özellik çeliğin martensitik faz dönüşümünden farklıdır. Titanyum alaşımlarının ısıl işlemle güçlendirilmesi, yalnızca su vermeyle oluşan metastabil fazın (martensitik faz dahil) yaşlanma ayrışmasına dayanabilir. Üstelik saf A tipi titanyum alaşımlarına yönelik ısıl işlem yöntemi temelde imkansızdır. Etkili, yani titanyum alaşımlarının ısıl işlemi esas olarak + tipi titanyum alaşımları için kullanılır.

(2) Isıl işlemde ω fazının oluşması engellenmelidir. ω fazının oluşumu titanyum alaşımını kırılgan hale getirecektir ve eskitme işleminin doğru seçilmesi (örneğin, daha yüksek bir yaşlandırma sıcaklığının kullanılması), ω fazının ayrışmasına neden olabilir.

(3) Tekrarlanan faz değişimlerini kullanarak titanyum alaşımı tanelerini rafine etmek zordur. Bu aynı zamanda çelik malzemelerden de farklıdır. Çoğu çelik, tane incelmesini sağlamak amacıyla yeni fazların çekirdeklenmesini ve büyümesini kontrol etmek için ostenit ve perlitin (veya ferrit, sementit) tekrarlanan faz dönüşümlerini kullanabilir. Titanyum alaşımlarında böyle bir olay yoktur.

(4) Zayıf ısı iletkenliği. Zayıf termal iletkenlik, titanyum alaşımlarının, özellikle + titanyum alaşımlarının sertleşebilirliğinin zayıf olmasına, büyük su verme termal gerilimine yol açabilir ve parçalar su verme sırasında bükülmeye eğilimlidir. Zayıf termal iletkenlik nedeniyle, titanyum alaşımları deforme olduklarında kolayca aşırı yerel sıcaklık artışına neden olabilir, bu da yerel sıcaklığın dönüşüm noktasını aşmasına ve bir Widmanstatten yapısı oluşturmasına olanak tanır.

(5) Kimyasal olarak aktif. Isıl işlem sırasında titanyum alaşımları oksijen ve su buharı ile kolayca reaksiyona girerek iş parçasının yüzeyinde belirli bir derinliğe sahip oksijen açısından zengin bir katman veya oksit tabakası oluşturarak alaşımın performansını düşürür. Aynı zamanda titanyum alaşımları ısıl işlem sırasında hidrojeni kolayca emerek hidrojenin kırılganlaşmasına neden olur.

(6) Geçiş noktalarında büyük fark vardır. İçerikler aynı olsa bile farklı ergitme sıcaklıkları nedeniyle dönüşümleri gerçekleşir.

Sıcaklıklar bazen büyük ölçüde değişir.

(7) Faz bölgesinde ısıtıldığında taneler büyüme eğilimi gösterir. Tanelerin irileşmesi, alaşımın plastisitesinin keskin bir şekilde düşmesine neden olabilir, bu nedenle ısıtma sıcaklığı ve süresi sıkı bir şekilde kontrol edilmeli ve faz bölgesindeki ısıl işlemler dikkatli kullanılmalıdır.

Titanyum alaşımlarının ısıl işlem türleri

Titanyum alaşımının faz değişimi, titanyum alaşımının ısıl işleminin temelidir. Titanyum alaşımının performansını artırmak için makul alaşımlamaya ek olarak uygun ısıl işlemle birleştirilmelidir. Titanyum alaşımları için çeşitli ısıl işlem yöntemleri vardır. Yaygın olarak kullanılanlar tavlama işlemi, yaşlandırma işlemi, deformasyon ısıl işlemi ve kimyasal ısıl işlemdir.

1 Tavlama işlemi

Tavlama, çeşitli titanyum alaşımları için uygundur ve sonuçta alaşımın plastisitesini iyileştirir, stresini ortadan kaldırır ve yapıyı stabilize eder. Tavlama formları arasında gerilim giderme tavlaması, yeniden kristalleştirme tavlaması, çift tavlama, izotermal tavlama ve vakum tavlaması yer alır.

(1) Gerilim giderme tavlaması. Döküm, soğuk deformasyon ve kaynak işlemleri sırasında oluşan iç gerilimleri ortadan kaldırmak için gerilim giderme tavlaması kullanılabilir. Gerilim giderme tavlama sıcaklığı, yeniden kristalleşme sıcaklığından daha düşük olmalıdır, genellikle 450 ~ 650 derece. Gereken süre, iş parçasının kesit boyutuna, işleme geçmişine ve gereken gerilim giderme derecesine bağlıdır.

(2) Sıradan tavlama. Amaç, titanyum alaşımlı yarı mamul ürünlerdeki temel gerilimi ortadan kaldırmak ve teknik gereksinimleri karşılayan yüksek mukavemet ve plastisiteye sahip olmaktır. Tavlama sıcaklığı genellikle yeniden kristalleşme başlangıç ​​sıcaklığına eşit veya biraz daha düşüktür. Bu tavlama işlemi genellikle metalurjik ürünlerin fabrikadan çıkışında kullanılır, dolayısıyla fabrika tavlaması olarak da adlandırılabilir.

(3) Tavlamayı tamamlayın. Amaç iş sertleşmesini tamamen ortadan kaldırmak, yapıyı stabilize etmek ve plastisiteyi iyileştirmektir. Bu işlem esas olarak yeniden kristalleşmeden meydana gelir, dolayısıyla yeniden kristalleşme tavlaması da denir. Tavlama sıcaklığı tercihen yeniden kristalleşme sıcaklığı ile faz dönüşüm sıcaklığı arasındadır. Faz dönüşüm sıcaklığının aşılması durumunda Widmanstatten yapısı oluşacak ve alaşımın özellikleri bozulacaktır. Tavlamanın türü, sıcaklığı ve soğutma yöntemi, çeşitli titanyum alaşımları türleri arasında farklılık gösterir.

(4) Çift tavlama. Alaşımın kırılma tokluğunu, plastisitesini ve stabil yapısını geliştirmek için iki tavlama gereklidir. Tavlama sonrası alaşım yapısı daha düzgün ve dengeye yakındır. Isıya dayanıklı titanyum alaşımlarının yüksek sıcaklıklar ve uzun süreli stres altında yapısının ve özelliklerinin stabilitesini sağlamak için bu tür tavlama sıklıkla kullanılır. Çift tavlama, alaşımın iki kez ısıtılmasını ve havayla soğutulmasını içerir. İlk yüksek sıcaklıkta tavlamanın ısıtma sıcaklığı, yeniden kristalleşmenin son sıcaklığından daha yüksek veya ona yakındır, böylece yeniden kristalleştirme, tanelerin önemli ölçüde büyümesine neden olmadan tamamen gerçekleştirilebilir ve ap fazının hacim oranı kontrol edilebilir. Havayla soğutmanın ardından yapı yeterince kararlı olmadığından ikinci bir düşük sıcaklıkta tavlama gerekir. Tavlama sıcaklığı, yeniden kristalleşme sıcaklığından daha düşüktür ve yüksek sıcaklıkta tavlama ile elde edilen yarı kararlı fazın tamamen parçalanması için uzun süre tutulur.

(5) İzotermal tavlama. İzotermal tavlama en iyi plastisiteyi ve termal kararlılığı sağlar. Bu tür tavlama, yüksek stabilizasyon elemanı içeriğine sahip çift fazlı titanyum alaşımları için uygundur. İzotermal tavlama, kademeli bir soğutma yöntemini benimser; yani, yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerindeki bir sıcaklığa ısıtıldıktan ve ısı muhafaza edildikten sonra, ısının korunması için hemen başka bir düşük sıcaklıktaki fırına (genellikle 600 ~ 650 derece) aktarılır ve daha sonra hava ile soğutulur. oda sıcaklığı.

2Söndürme tedavisi

Söndürme yaşlandırma, titanyum alaşımlarının ısıl işleminin ve güçlendirilmesinin ana yöntemidir. Güçlendirme etkisi yaratmak için faz değişimini kullanır, dolayısıyla güçlendirme ısıl işlemi olarak da adlandırılır. Titanyum alaşımı ısıl işleminin güçlendirme etkisi, alaşım elementlerinin doğasına, konsantrasyonuna ve ısıl işlem özelliklerine bağlıdır, çünkü bu faktörler, alaşımın söndürülmesiyle elde edilen yarı kararlı fazın türünü, bileşimini, miktarını ve dağılımını ve ayrıca doğasını da etkiler. yarı kararlı fazın ayrışması sırasında çökelmiş fazın. Alaşımın bileşimi, ısıl işlem prosesi özellikleri ve orijinal yapıya bağlı olan yapı, dispersiyon derecesi vb.

Belirli bir bileşime sahip alaşımlar için yaşlandırmanın etkisi seçilen ısıl işlem prosesine bağlıdır. Söndürme sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, yaşlanma güçlendirme etkisi o kadar belirgin olur. Ancak dönüşüm sıcaklığının üzerinde su verme aşırı iri tanelerden dolayı kırılganlığa neden olacaktır. Daha düşük konsantrasyonlu iki fazlı titanyum alaşımları için, daha fazla martenzit elde etmek için daha yüksek sıcaklıkta söndürme kullanılabilirken, daha yüksek konsantrasyonlu iki fazlı titanyum alaşımları için, daha yarı kararlı faz elde etmek için daha düşük sıcaklıkta söndürme kullanılabilir. Maksimum zaman etkili güçlendirme etkisini elde etmek için. Soğutma yöntemi genellikle su soğutma veya yağ soğutmadır ve transfer işlemi sırasında fazın ayrışmasını ve yaşlanma güçlendirme etkisinin azaltılmasını önlemek için söndürme işleminin hızlı olması gerekir. Yaşlandırma sıcaklığı ve süresinin seçimi en iyi kapsamlı performansa dayanmalıdır. Genel olarak, + titanyum alaşımının yaşlanma sıcaklığı 500~600 derecedir ve yaşlanma süresi 4~12 saattir; Tip titanyum alaşımının yaşlanma sıcaklığı 450 ~ 550 derecedir. , süre 8~24 saat, soğutma yöntemi hava soğutmadır.