Titāna sakausējumu termiskās apstrādes īpašības

(1) Martensīta pārveide būtiski nemainīs titāna sakausējumu īpašības. Šī iezīme atšķiras no tērauda martensīta fāzes transformācijas. Titāna sakausējumu termiskās apstrādes stiprināšana var balstīties tikai uz rūdīšanas rezultātā izveidotās metastabilās fāzes (ieskaitot martensīta fāzi) novecošanos. Turklāt tīra A tipa titāna sakausējumu termiskās apstrādes metode būtībā nav iespējama. Efektīva, tas ir, titāna sakausējumu termiskā apstrāde galvenokārt tiek izmantota + tipa titāna sakausējumiem.

(2) Termiskai apstrādei jāizvairās no ω fāzes veidošanās. ω fāzes veidošanās padarīs titāna sakausējumu trauslu, un pareiza novecošanas procesa izvēle (piemēram, izmantojot augstāku novecošanas temperatūru) var izraisīt ω fāzes sadalīšanos.

(3) Ir grūti rafinēt titāna sakausējuma graudus, izmantojot atkārtotas fāzes izmaiņas. Tas arī atšķiras no tērauda materiāliem. Lielākajai daļai tēraudu var izmantot atkārtotas austenīta un perlīta (vai ferīta, cementīta) fāzes transformācijas, lai kontrolētu kodolu veidošanos un jaunu fāžu augšanu, lai panāktu graudu rafinēšanu. Titāna sakausējumos šādas parādības nav.

(4) Slikta siltumvadītspēja. Slikta siltumvadītspēja var izraisīt sliktu titāna sakausējumu, īpaši + titāna sakausējumu, cietējamību, lielu rūdīšanas termisko spriegumu, un daļas var deformēties rūdīšanas laikā. Sliktās siltumvadītspējas dēļ titāna sakausējumi deformējoties var viegli izraisīt pārmērīgu lokālas temperatūras paaugstināšanos, ļaujot vietējai temperatūrai pārsniegt transformācijas punktu un izveidot Widmanstatten struktūru.

(5) Ķīmiski aktīvs. Termiskās apstrādes laikā titāna sakausējumi viegli reaģē ar skābekli un ūdens tvaikiem, veidojot ar skābekli bagātu slāni jeb oksīda skalu ar noteiktu dziļumu uz sagataves virsmas, kas samazina sakausējuma veiktspēju. Tajā pašā laikā titāna sakausējumi termiskās apstrādes laikā viegli absorbē ūdeņradi, izraisot ūdeņraža trauslumu.

(6) Pārejas punktos ir liela atšķirība. Pat ja sastāvdaļas ir vienādas, dažādu kausēšanas karstumu dēļ, to pārveidošanās

Temperatūra dažreiz ļoti atšķiras.

(7) Karsējot fāzes reģionā, graudiem ir tendence augt. Graudu rupjība var izraisīt sakausējuma plastiskuma krasu samazināšanos, tāpēc ir stingri jākontrolē sildīšanas temperatūra un laiks, un termiskā apstrāde fāzes reģionā jāizmanto piesardzīgi.

Titāna sakausējumu termiskās apstrādes veidi

Titāna sakausējuma fāzes maiņa ir titāna sakausējuma termiskās apstrādes pamatā. Lai uzlabotu titāna sakausējuma veiktspēju, papildus saprātīgam sakausējumam tas ir jāapvieno ar atbilstošu termisko apstrādi. Ir vairākas titāna sakausējumu termiskās apstrādes metodes. Parasti izmanto atkvēlināšanas apstrādi, novecošanas apstrādi, deformācijas termisko apstrādi un ķīmisko termisko apstrādi.

1 Atkausēšanas apstrāde

Rūdīšana ir piemērota dažādiem titāna sakausējumiem un galu galā uzlabo sakausējuma plastiskumu, novērš tā spriegumu un stabilizē struktūru. Atlaidināšanas formas ietver spriedzes mazināšanas atlaidināšanu, rekristalizācijas atkvēlināšanu, dubulto atkausēšanu, izotermisko atkausēšanu un vakuuma atkausēšanu.

(1) Stresa mazināšanas rūdīšana. Lai novērstu iekšējo spriegumu, kas rodas liešanas, aukstās deformācijas un metināšanas procesos, var izmantot spriedzes atlaidināšanu. Sprieguma samazināšanas atlaidināšanas temperatūrai jābūt zemākai par pārkristalizācijas temperatūru, parasti 450–650 grādi. Nepieciešamais laiks ir atkarīgs no sagataves šķērsgriezuma izmēra, apstrādes vēstures un nepieciešamās spriedzes samazināšanas pakāpes.

(2) Parastā atkausēšana. Mērķis ir novērst pamata spriegumu titāna sakausējuma pusfabrikātos un tiem ir augsta izturība un plastiskums, kas atbilst tehniskajām prasībām. Atkausēšanas temperatūra parasti ir līdzvērtīga pārkristalizācijas sākuma temperatūrai vai nedaudz zemāka par to. Šo atkausēšanas procesu parasti izmanto, kad metalurģijas izstrādājumi tiek izvesti no rūpnīcas, tāpēc to var saukt arī par rūpnīcas atkausēšanu.

(3) Pilnīga atkausēšana. Mērķis ir pilnībā novērst darba sacietēšanu, stabilizēt struktūru un uzlabot plastiskumu. Šis process galvenokārt notiek pārkristalizēšanā, tāpēc to sauc arī par rekristalizācijas atkvēlināšanu. Vēlams, lai atkausēšanas temperatūra būtu starp pārkristalizācijas temperatūru un fāzes transformācijas temperatūru. Ja tiek pārsniegta fāzes transformācijas temperatūra, veidosies Vidmanštatena struktūra un pasliktināsies sakausējuma īpašības. Atlaidināšanas veids, temperatūra un dzesēšanas metode dažādiem titāna sakausējumu veidiem atšķiras.

(4) Dubultā atkausēšana. Lai uzlabotu sakausējuma izturību pret lūzumiem, plastiskumu un stabilu struktūru, ir nepieciešamas divas atkausēšanas. Sakausējuma struktūra pēc atkausēšanas ir viendabīgāka un tuvu līdzsvaram. Lai nodrošinātu karstumizturīgo titāna sakausējumu struktūras un īpašību stabilitāti augstās temperatūrās un ilgstošā spriedzē, bieži tiek izmantota šāda atkausēšana. Dubultā atkausēšana ietver sakausējuma karsēšanu un gaisa dzesēšanu divreiz. Pirmās augstas temperatūras atlaidināšanas sildīšanas temperatūra ir augstāka par pārkristalizācijas beigu temperatūru vai tuvu tai, lai pārkristalizāciju varētu pilnībā veikt, neizraisot graudu ievērojamu augšanu, un var kontrolēt ap fāzes tilpuma daļu. Pēc gaisa dzesēšanas struktūra nav pietiekami stabila, tāpēc ir nepieciešama otrā atlaidināšana zemā temperatūrā. Atkausēšanas temperatūra ir zemāka par pārkristalizācijas temperatūru un tiek turēta ilgu laiku, lai pilnībā sadalītos metastabilā fāze, kas iegūta, atkausējot augstā temperatūrā.

(5) Izotermiskā atkausēšana. Izotermiskā atkausēšana nodrošina vislabāko plastiskumu un termisko stabilitāti. Šāda atkausēšana ir piemērota divfāzu titāna sakausējumiem ar augstāku stabilizējošu elementu saturu. Izotermiskā atkvēlināšana izmanto pakāpenisku dzesēšanas metodi, tas ir, pēc karsēšanas līdz temperatūrai, kas pārsniedz rekristalizācijas temperatūru, un saglabā siltumu, to nekavējoties pārnes uz citu zemākas temperatūras krāsni (parasti 600–650 grādi), lai saglabātu siltumu, un pēc tam atdzesē līdz. telpas temperatūra.

2 Rūdīšanas apstrāde

Novecošanas dzēšana ir galvenā titāna sakausējumu termiskās apstrādes un stiprināšanas metode. Tas izmanto fāzes maiņu, lai radītu stiprinošu efektu, tāpēc to sauc arī par stiprinošu termisko apstrādi. Titāna sakausējuma termiskās apstrādes stiprinošais efekts ir atkarīgs no sakausējuma elementu rakstura, koncentrācijas un termiskās apstrādes specifikācijām, jo ​​šie faktori ietekmē sakausējuma rūdīšanas rezultātā iegūtās metastabilās fāzes veidu, sastāvu, daudzumu un sadalījumu, kā arī raksturu. nogulsnētā fāze metastabilās fāzes sadalīšanās laikā. Struktūra, dispersijas pakāpe utt., kas saistīti ar sakausējuma sastāvu, termiskās apstrādes procesa specifikācijām un sākotnējo struktūru.

Sakausējumiem ar noteiktu sastāvu vecuma stiprināšanas efekts ir atkarīgs no izvēlētā termiskās apstrādes procesa. Jo augstāka ir dzēšanas temperatūra, jo acīmredzamāks ir novecošanās stiprinošais efekts. Tomēr rūdīšana virs transformācijas temperatūras izraisīs trauslumu pārmērīgi rupju graudu dēļ. Divfāzu titāna sakausējumiem ar zemāku koncentrāciju var izmantot rūdīšanu ar augstāku temperatūru, lai iegūtu vairāk martensīta, savukārt divfāzu titāna sakausējumiem ar augstāku koncentrāciju var izmantot rūdīšanu ar zemāku temperatūru, lai iegūtu metastabilāku fāzi. , lai iegūtu maksimālu laika ziņā efektīvu stiprinošo efektu. Dzesēšanas metode parasti ir dzesēšana ar ūdeni vai eļļas dzesēšana, un dzēšanas procesam jābūt ātram, lai novērstu fāzes sadalīšanos pārvietošanas procesā un samazinātu novecošanās stiprinošo efektu. Novecošanas temperatūras un laika izvēlei jābūt balstītai uz vislabāko visaptverošo veiktspēju. Parasti + titāna sakausējuma novecošanas temperatūra ir 500–600 grādi un novecošanas laiks ir 4–12 stundas; kamēr titāna sakausējuma novecošanas temperatūra ir 450–550 grādi. , laiks 8 ~ 24h, dzesēšanas metode ir gaisa dzesēšana.