Warmtebehandelingskarakteristieken van titaniumlegeringen
(1) Martensiettransformatie zal de eigenschappen van titaniumlegeringen niet significant veranderen. Dit kenmerk verschilt van de martensitische fasetransformatie van staal. De versterking door warmtebehandeling van titaniumlegeringen kan alleen berusten op de verouderingsontleding van de metastabiele fase (inclusief de martensitische fase) gevormd door afschrikken. Bovendien is de warmtebehandelingsmethode voor pure titaniumlegeringen van het A-type feitelijk onmogelijk. Effectief, dat wil zeggen dat de warmtebehandeling van titaniumlegeringen voornamelijk wordt gebruikt voor titaniumlegeringen van het +-type.
(2) Warmtebehandeling moet de vorming van de ω-fase vermijden. De vorming van de ω-fase zal de titaniumlegering bros maken, en de juiste keuze van het verouderingsproces (bijvoorbeeld door gebruik te maken van een hogere verouderingstemperatuur) kan ervoor zorgen dat de ω-fase uiteenvalt.
(3) Het is moeilijk om de korrels van titaniumlegeringen te verfijnen door herhaalde faseveranderingen te gebruiken. Dit is ook anders dan stalen materialen. De meeste staalsoorten kunnen herhaalde fasetransformaties van austeniet en perliet (of ferriet, cementiet) gebruiken om de kiemvorming en groei van nieuwe fasen te beheersen om korrelverfijning te bereiken. Een dergelijk fenomeen bestaat niet bij titaniumlegeringen.
(4) Slechte thermische geleidbaarheid. Een slechte thermische geleidbaarheid kan leiden tot een slechte hardbaarheid van titaniumlegeringen, vooral titaniumlegeringen, grote thermische spanningen bij het afschrikken, en onderdelen zijn gevoelig voor kromtrekken tijdens het afschrikken. Vanwege de slechte thermische geleidbaarheid kunnen titaniumlegeringen bij vervorming gemakkelijk overmatige lokale temperatuurstijging veroorzaken, waardoor het mogelijk wordt dat de lokale temperatuur het transformatiepunt overschrijdt en een Widmanstatten-structuur vormt.
(5) Chemisch actief. Tijdens de warmtebehandeling reageren titaniumlegeringen gemakkelijk met zuurstof en waterdamp, waardoor een zuurstofrijke laag of oxidehuid met een bepaalde diepte op het oppervlak van het werkstuk ontstaat, wat de prestaties van de legering vermindert. Tegelijkertijd absorberen titaniumlegeringen gemakkelijk waterstof tijdens de warmtebehandeling, waardoor waterstofverbrossing ontstaat.
(6) Er is een groot verschil in overgangspunten. Zelfs als de ingrediënten hetzelfde zijn, wordt hun transformatie veroorzaakt door verschillende smelthittes
De temperaturen variëren soms enorm.
(7) Bij verhitting in het fasegebied hebben korrels de neiging te groeien. Het grof worden van korrels kan ervoor zorgen dat de plasticiteit van de legering scherp afneemt, dus de verwarmingstemperatuur en -tijd moeten strikt worden gecontroleerd en warmtebehandeling in het fasegebied moet met voorzichtigheid worden gebruikt.
Warmtebehandelingstypen van titaniumlegeringen
De faseverandering van titaniumlegering is de basis van de warmtebehandeling van titaniumlegering. Om de prestaties van een titaniumlegering te verbeteren, moet deze, naast een redelijke legering, worden gecombineerd met een geschikte warmtebehandeling. Er zijn verschillende warmtebehandelingsmethoden voor titaniumlegeringen. Veelgebruikte behandelingen zijn onder meer een gloeibehandeling, verouderingsbehandeling, vervormingswarmtebehandeling en chemische warmtebehandeling.
1 Gloeibehandeling
Gloeien is geschikt voor verschillende titaniumlegeringen en verbetert uiteindelijk de plasticiteit van de legering, elimineert de spanningen en stabiliseert de structuur. Gloeivormen omvatten spanningsvrij gloeien, herkristallisatie-gloeien, dubbel gloeien, isotherm gloeien en vacuümgloeien.
(1) Spanningsarmgloeien. Om de interne spanningen die ontstaan tijdens het gieten, koude vervormingen en lasprocessen te elimineren, kan spanningsarmgloeien worden gebruikt. De temperatuur van het spanningsontlatingsgloeien moet lager zijn dan de herkristallisatietemperatuur, in het algemeen 450 ~ 650 graden. De benodigde tijd is afhankelijk van de dwarsdoorsnedegrootte van het werkstuk, de verwerkingsgeschiedenis en de vereiste mate van spanningsverlichting.
(2) Gewoon gloeien. Het doel is om basisspanningen in halffabrikaten van titaniumlegeringen te elimineren en een hoge sterkte en plasticiteit te hebben die aan de technische eisen voldoet. De uitgloeitemperatuur is in het algemeen gelijk aan of iets lager dan de starttemperatuur van de herkristallisatie. Dit gloeiproces wordt over het algemeen gebruikt wanneer metallurgische producten de fabriek verlaten, dus het wordt ook wel fabrieksgloeien genoemd.
(3) Volledig uitgloeien. Het doel is om werkverharding volledig te elimineren, de structuur te stabiliseren en de plasticiteit te verbeteren. Bij dit proces vindt voornamelijk herkristallisatie plaats, daarom wordt het ook herkristallisatie-gloeien genoemd. De uitgloeitemperatuur ligt bij voorkeur tussen de herkristallisatietemperatuur en de fasetransformatietemperatuur. Als de fasetransformatietemperatuur wordt overschreden, zal de Widmanstatten-structuur worden gevormd en zullen de eigenschappen van de legering verslechteren. Het type, de temperatuur en de koelmethode van het gloeien variëren tussen de verschillende soorten titaniumlegeringen.
(4) Dubbel gloeien. Om de breuktaaiheid, plasticiteit en stabiele structuur van de legering te verbeteren, zijn twee uitgloeiingen nodig. De legeringsstructuur na het gloeien is uniformer en dichter bij evenwicht. Om de stabiliteit van de structuur en eigenschappen van hittebestendige titaniumlegeringen onder hoge temperaturen en langdurige spanningen te garanderen, wordt dit type uitgloeien vaak gebruikt. Bij dubbel gloeien wordt de legering tweemaal verwarmd en met lucht gekoeld. De verwarmingstemperatuur van het eerste uitgloeien bij hoge temperatuur is hoger dan of dichtbij de eindtemperatuur van de herkristallisatie, zodat de herkristallisatie volledig kan worden uitgevoerd zonder dat de korrels significant gaan groeien, en de volumefractie van de ap-fase kan worden gecontroleerd. Na luchtkoeling is de structuur niet stabiel genoeg, dus is een tweede uitgloeiing bij lage temperatuur vereist. De uitgloeitemperatuur is lager dan de herkristallisatietemperatuur en wordt lange tijd gehandhaafd om de metastabiele fase, verkregen door uitgloeien bij hoge temperatuur, volledig te ontleden.
(5) Isothermisch gloeien. Isothermisch gloeien zorgt voor de beste plasticiteit en thermische stabiliteit. Dit soort uitgloeien is geschikt voor tweefasige titaniumlegeringen met een hoger gehalte aan stabiliserende elementen. Bij isothermisch gloeien wordt een graduele koelmethode toegepast, dat wil zeggen dat na verwarming tot een temperatuur boven de herkristallisatietemperatuur en het behouden van de warmte het onmiddellijk wordt overgebracht naar een andere oven met een lagere temperatuur (doorgaans 600 ~ 650 graden) voor warmtebehoud, en vervolgens met lucht wordt gekoeld tot kamertemperatuur.
2Blusbehandeling
Blussen van veroudering is de belangrijkste methode voor warmtebehandeling en versterking van titaniumlegeringen. Het maakt gebruik van faseverandering om een versterkend effect te bereiken, daarom wordt het ook versterkende warmtebehandeling genoemd. Het versterkende effect van de warmtebehandeling van titaniumlegeringen hangt af van de aard, concentratie en warmtebehandelingsspecificaties van de legeringselementen, omdat deze factoren van invloed zijn op het type, de samenstelling, de hoeveelheid en de verdeling van de metastabiele fase die wordt verkregen door het afschrikken van de legering, evenals de aard van de neergeslagen fase tijdens de ontleding van de metastabiele fase. Structuur, dispersiegraad, etc., die verband houden met de samenstelling van de legering, specificaties van het warmtebehandelingsproces en de oorspronkelijke structuur.
Voor legeringen met een bepaalde samenstelling hangt het effect van verouderingsversterking af van het gekozen warmtebehandelingsproces. Hoe hoger de uitdovingstemperatuur, des te duidelijker is het verouderingsversterkende effect. Afschrikken boven de transformatietemperatuur zal echter broosheid veroorzaken als gevolg van overmatig grove korrels. Voor tweefasige titaniumlegeringen met een lagere concentratie kan afschrikking bij hogere temperatuur worden gebruikt om meer martensiet te verkrijgen, terwijl voor tweefasige titaniumlegeringen met een hogere concentratie afschrikking bij lagere temperatuur kan worden gebruikt om een meer metastabiele fase te verkrijgen. , om het maximale tijdeffectieve versterkende effect te verkrijgen. De koelmethode is over het algemeen waterkoeling of oliekoeling, en het afschrikproces moet snel zijn om te voorkomen dat de fase tijdens het overdrachtsproces uiteenvalt en het verouderingsversterkende effect vermindert. De selectie van de verouderingstemperatuur en -tijd moet gebaseerd zijn op de beste uitgebreide prestaties. Over het algemeen is de verouderingstemperatuur van + titaniumlegering 500 ~ 600 graden en de verouderingstijd 4 ~ 12 uur; terwijl de verouderingstemperatuur van een titaniumlegering van het type 450 ~ 550 graden is. , tijd 8 ~ 24 uur, koelmethode is luchtkoeling.
