Caratteristiche del trattamento termico delle leghe di titanio

(1) La trasformazione della martensite non cambierà in modo significativo le proprietà delle leghe di titanio. Questa caratteristica è diversa dalla trasformazione in fase martensitica dell'acciaio. Il rafforzamento del trattamento termico delle leghe di titanio può basarsi solo sulla decomposizione mediante invecchiamento della fase metastabile (inclusa la fase martensitica) formata dalla tempra. Inoltre, il metodo di trattamento termico delle leghe di titanio puro di tipo A è sostanzialmente impossibile. Efficace, cioè, il trattamento termico delle leghe di titanio viene utilizzato principalmente per le leghe di titanio di tipo +.

(2) Il trattamento termico dovrebbe evitare la formazione della fase ω. La formazione della fase ω renderà fragile la lega di titanio e la corretta selezione del processo di invecchiamento (ad esempio, utilizzando una temperatura di invecchiamento più elevata) può causare la decomposizione della fase ω.

(3) È difficile affinare i grani della lega di titanio utilizzando ripetuti cambiamenti di fase. Anche questo è diverso dai materiali in acciaio. La maggior parte degli acciai può utilizzare trasformazioni di fase ripetute di austenite e perlite (o ferrite, cementite) per controllare la nucleazione e la crescita di nuove fasi per ottenere l'affinamento del grano. Non esiste un fenomeno simile nelle leghe di titanio.

(4) Scarsa conduttività termica. Una scarsa conduttività termica può portare a una scarsa temprabilità delle leghe di titanio, in particolare delle leghe di titanio, a un elevato stress termico di tempra e alle parti soggette a deformazioni durante la tempra. A causa della scarsa conduttività termica, le leghe di titanio possono facilmente causare un eccessivo aumento della temperatura locale quando deformate, rendendo possibile che la temperatura locale superi il punto di trasformazione e formi una struttura di Widmanstatten.

(5) Chimicamente attivo. Durante il trattamento termico, le leghe di titanio reagiscono facilmente con l'ossigeno e il vapore acqueo, formando uno strato ricco di ossigeno o una scaglia di ossido con una certa profondità sulla superficie del pezzo, che riduce le prestazioni della lega. Allo stesso tempo, le leghe di titanio assorbono facilmente l'idrogeno durante il trattamento termico, causando infragilimento da idrogeno.

(6) C'è una grande differenza nei punti di transizione. Anche se gli ingredienti sono gli stessi, a causa dei diversi calori di fusione, la loro trasformazione

Le temperature a volte variano notevolmente.

(7) Quando riscaldati nella regione di fase, i grani tendono a crescere. L'ingrossamento dei grani può causare un brusco calo della plasticità della lega, quindi la temperatura e il tempo di riscaldamento devono essere strettamente controllati e il trattamento termico nella regione della fase deve essere usato con cautela.

Tipi di trattamento termico delle leghe di titanio

Il cambiamento di fase della lega di titanio è la base del trattamento termico della lega di titanio. Per migliorare le prestazioni della lega di titanio, oltre a una lega ragionevole, deve essere combinata con un trattamento termico appropriato. Esistono diversi metodi di trattamento termico per le leghe di titanio. Quelli comunemente usati includono il trattamento di ricottura, il trattamento di invecchiamento, il trattamento termico di deformazione e il trattamento termico chimico.

1 Trattamento di ricottura

La ricottura è adatta a varie leghe di titanio e, in definitiva, migliora la plasticità della lega, elimina lo stress e stabilizza la struttura. Le forme di ricottura includono la ricottura di distensione, la ricottura di ricristallizzazione, la doppia ricottura, la ricottura isotermica e la ricottura sotto vuoto.

(1) Ricottura di distensione. Per eliminare le tensioni interne generate durante i processi di fusione, deformazione a freddo e saldatura, è possibile utilizzare la ricottura di distensione. La temperatura della ricottura di distensione dovrebbe essere inferiore alla temperatura di ricristallizzazione, generalmente 450 ~ 650 gradi. Il tempo richiesto dipende dalla dimensione della sezione trasversale del pezzo, dalla storia della lavorazione e dal grado di distensione richiesta.

(2) Ricottura ordinaria. Lo scopo è eliminare lo stress di base nei prodotti semilavorati in lega di titanio e avere un'elevata resistenza e plasticità che soddisfi i requisiti tecnici. La temperatura di ricottura è generalmente equivalente o leggermente inferiore alla temperatura di inizio ricristallizzazione. Questo processo di ricottura viene generalmente utilizzato quando i prodotti metallurgici lasciano la fabbrica, quindi può anche essere chiamato ricottura di fabbrica.

(3) Ricottura completa. Lo scopo è eliminare completamente l'incrudimento, stabilizzare la struttura e migliorare la plasticità. Questo processo avviene principalmente con la ricristallizzazione, quindi è anche chiamato ricottura di ricristallizzazione. La temperatura di ricottura è preferibilmente compresa tra la temperatura di ricristallizzazione e la temperatura di trasformazione di fase. Se la temperatura di trasformazione di fase viene superata, si formerà la struttura di Widmanstatten e le proprietà della lega verranno deteriorate. Il tipo, la temperatura e il metodo di raffreddamento della ricottura variano tra i vari tipi di leghe di titanio.

(4) Doppia ricottura. Per migliorare la tenacità alla frattura, la plasticità e la struttura stabile della lega, sono necessarie due ricotture. La struttura della lega dopo la ricottura è più uniforme e vicina all'equilibrio. Al fine di garantire la stabilità della struttura e delle proprietà delle leghe di titanio resistenti al calore alle alte temperature e alle sollecitazioni a lungo termine, viene spesso utilizzato questo tipo di ricottura. La doppia ricottura prevede il riscaldamento e il raffreddamento ad aria della lega due volte. La temperatura di riscaldamento della prima ricottura ad alta temperatura è superiore o vicina alla temperatura finale della ricristallizzazione, in modo che la ricristallizzazione possa essere eseguita completamente senza causare una crescita significativa dei grani e la frazione volumetrica della fase ap può essere controllata. Dopo il raffreddamento ad aria, la struttura non è sufficientemente stabile, quindi è necessaria una seconda ricottura a bassa temperatura. La temperatura di ricottura è inferiore alla temperatura di ricristallizzazione e mantenuta a lungo per decomporre completamente la fase metastabile ottenuta mediante ricottura ad alta temperatura.

(5) Ricottura isotermica. La ricottura isotermica fornisce la migliore plasticità e stabilità termica. Questo tipo di ricottura è adatto per leghe di titanio bifase con un contenuto di elementi stabilizzanti più elevato. La ricottura isotermica adotta un metodo di raffreddamento graduale, ovvero, dopo il riscaldamento a una temperatura superiore alla temperatura di ricristallizzazione e il mantenimento del calore, viene immediatamente trasferito in un altro forno a temperatura inferiore (generalmente 600~650 gradi) per la conservazione del calore, quindi raffreddato ad aria per temperatura ambiente.

2Trattamento di tempra

L'invecchiamento temprante è il principale metodo di trattamento termico e rafforzamento delle leghe di titanio. Utilizza il cambiamento di fase per produrre un effetto rinforzante, quindi è anche chiamato trattamento termico rinforzante. L'effetto rinforzante del trattamento termico della lega di titanio dipende dalla natura, dalla concentrazione e dalle specifiche del trattamento termico degli elementi della lega, poiché questi fattori influenzano il tipo, la composizione, la quantità e la distribuzione della fase metastabile ottenuta mediante tempra della lega, nonché la natura della fase precipitata durante la decomposizione della fase metastabile. Struttura, grado di dispersione, ecc., correlati alla composizione della lega, alle specifiche del processo di trattamento termico e alla struttura originale.

Per le leghe con una determinata composizione, l'effetto del rafforzamento dovuto all'invecchiamento dipende dal processo di trattamento termico selezionato. Maggiore è la temperatura di raffreddamento, più evidente è l'effetto di rafforzamento dell'invecchiamento. Tuttavia, la tempra al di sopra della temperatura di trasformazione causerà fragilità a causa di grani eccessivamente grossolani. Per le leghe di titanio bifase con concentrazione inferiore, è possibile utilizzare una tempra a temperatura più elevata per ottenere più martensite, mentre per le leghe di titanio bifase con concentrazione più elevata, è possibile utilizzare una tempra a temperatura più bassa per ottenere una fase più metastabile. , in modo da ottenere il massimo effetto rinforzante nel tempo. Il metodo di raffreddamento è generalmente il raffreddamento ad acqua o il raffreddamento ad olio e il processo di tempra deve essere rapido per evitare che la fase si decomponga durante il processo di trasferimento e riduca l'effetto di rafforzamento dell'invecchiamento. La selezione della temperatura e del tempo di invecchiamento dovrebbe basarsi sulle migliori prestazioni globali. Generalmente, la temperatura di invecchiamento della + lega di titanio è di 500~600 gradi e il tempo di invecchiamento è di 4~12 ore; mentre la temperatura di invecchiamento della lega di titanio è di 450 ~ 550 gradi. , durata 8~24 ore, il metodo di raffreddamento è il raffreddamento ad aria.