Znáte znalost procesu tepelného zpracování titanu a slitin titanu? - Blog

Tepelné zpracovánítitan a slitiny titanuje klíčový proces pro řízení jejich mikrostruktury a vlastností. Vzhledem k tomu, že titan snadno reaguje s kyslíkem, dusíkem a vodíkem při vysokých teplotách a prochází fázovou transformací (⇌ , s transformační teplotou přibližně 882 stupňů), jeho tepelné zpracování představuje značné problémy.

Primární procesy tepelného zpracování:

1. Žíhání

Nejčastěji používané; cíle: úleva od napětí, změkčení, mikrostrukturní stabilizace a zlepšená tažnost.

1) Žíhání pro odlehčení pnutí: 450–650 stupňů, 1–4 hodiny, Všechny slitiny titanu Eliminuje zbytková napětí z obrábění/svařování; nedochází k žádné fázové transformaci

2) Rekrystalizační žíhání: 680–800 stupňů (pro + slitiny pod T ); po zpracování za studena; ke zmírnění pracovního zpevnění a obnovení tažnosti

3) Dvojité žíhání: stupeň s vysokou-teplotou + stupeň s nízkou teplotou- (např. Gr5: 950 stupňů /2 h chlazení vzduchem + 530 stupňů /4 h chlazení vzduchem); + slitina; Zdokonaluje mikrostrukturu, zlepšuje odolnost proti tečení a lomovou houževnatost

4) Izotermické žíhání: Po zahřátí se materiál rychle ochladí na teplotu pod T a tam se udržuje; + slitina ; získat jednotnější mikrostrukturu a snížit vnitřní pnutí

5) žíhání (transformace): Nad T (např. Gr5: 1050 stupňů), vzduchem-chlazeno nebo v peci-chlazeno + slitina ; vytváří Widmanstättenovu strukturu (košíkový{8}}vzor vazby), zlepšuje lomovou houževnatost a snižuje rychlost šíření únavových trhlin

2. Řešení a stárnutí (STA)

Primární metoda zpevnění, vhodná pro + a metastabilní slitiny.

Princip: Po úpravě vysokoteplotním roztokem se slitina rychle ochladí (kalení vodou/kalením olejem), přičemž se zachytí -stabilizační prvky v přesyceném (martenzit) nebo metastabilním . Během stárnutí se vysrážejí jemné, rovnoměrně rozdělené fáze nebo intermetalické sloučeniny.

3. Chemické tepelné zpracování (povrchové kalení)

Difúze kyslíku: Zvyšuje tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení

Nitridace: Vytváří vytvrzovací vrstvu TiN

Difúze bóru: Extrémně vysoká tvrdost, ale vysoká křehkost

Iontová implantace: Zlepšuje povrchové opotřebení a odolnost proti korozi

Chemické tepelné zpracování titanu musí být prováděno ve vakuu nebo ochranné atmosféře, aby se zabránilo vytvoření povrchové kontaminační vrstvy (-vrstva křehnutí).

Klíčové kontrolní faktory tepelného zpracování

1. Zahřívání atmosféry a prevence kontaminace

Titan se při vysokých teplotách chová jako „chemická bestie“:

>400 stupňů : Významná absorpce kyslíku, vytvoření tvrdé a křehké vrstvy (pouzdro/ -pouzdro)

>500 stupňů: Významná absorpce dusíku

>300 stupňů: Absorpce vodíku vedoucí k vodíkové křehkosti

Opatření:

Vakuové tepelné zpracování (úroveň vakua menší nebo rovna 10⁻³ Pa; pro vyšší teploty menší nebo rovna 10⁻⁴ Pa)

Ochrana inertním plynem (argon vysoké{0}}čistoty; zajistěte rosný bod < -50 stupňů )

Ochrana nátěru (např. specializované anti-oxidační nátěry, jako je Brycoat)

Moření k odstranění -křehké vrstvy (HF + HNO₃ směsná kyselina)

2. Regulace teploty: Přesná regulace T

Teplota zpracování v roztoku pro slitiny + musí být nižší než T (obvykle o 30–80 stupňů nižší); jinak zrna rychle porostou a vytvoří hrubou Widmanstättenovu strukturu, což povede ke „křehkosti“.

T se mění podle složení: přibližně 995 stupňů pro TC4 a 1000 stupňů pro TC11; úpravy musí být provedeny na základě konkrétního složení.

3. Rychlost chlazení

Žíhání: Typicky chlazeno vzduchem -nebo pecí-

Úprava roztokem: Kalení vodou (pro zabránění -fázovému rozkladu a dosažení přesycené mikrostruktury)

Když tloušťka průřezu přesahuje 25 mm, může být rychlost chlazení jádra nedostatečná; musí být zohledněna kalitelnost kalením

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