Warmtebehandeling van TC4 (Ti-6Al-4V)
TC4 (Ti-6Al-4V) is een veelgebruikte titaniumlegering met uitstekende mechanische eigenschappen, zoals hoge sterkte, hoge taaiheid en corrosieweerstand. TC4 wordt vanwege zijn unieke eigenschappen veel gebruikt in lucht- en ruimtevaart-, maritieme en biomedische toepassingen. Bij het uitvoeren van een warmtebehandeling van TC4 moet rekening worden gehouden met de impact van de warmtebehandeling op de microstructuur, mechanische eigenschappen en corrosieweerstand.
De warmtebehandeling van TC4 omvat uitgloeien, oplossingsbehandeling, verouderingsbehandeling en behandeling tegen stress. Gloeien wordt gedaan om restspanning te elimineren en de ductiliteit van TC4 te verbeteren. Oplossingsbehandeling homogeniseert de microstructuur van TC4 door de tweede fase op te lossen en een eenfasige matrix te vormen. De verouderingsbehandeling moet de tweede fasefase bespoedigen, waardoor de sterkte van TC4 wordt vergroot. Een spanningsverlichtingsbehandeling is het elimineren van restspanning die ontstaat tijdens de warmtebehandeling of mechanische verwerking.
Bij het uitgloeiproces wordt de TC4 gedurende 1 tot 2 uur verwarmd tot een temperatuur tussen 650 en 850 graden, en vervolgens in de oven of aan de lucht gekoeld. Het uitgloeiproces verzacht het materiaal, verhoogt de taaiheid ervan en vermindert restspanningen.
Een van de meest kritische warmtebehandelingsstappen voor TC4 is oplossingsbehandeling. TC4 wordt gedurende maximaal vier uur verwarmd tot temperaturen van 900 graden tot 950 graden en vervolgens met water geblust. Oplossingsbehandeling zorgt voor een eenfasige alfamatrix, waardoor de taaiheid en ductiliteit van het materiaal wordt verbeterd.
De verouderingsbehandeling wordt uitgevoerd bij een temperatuur variërend van 450 graden tot 550 graden gedurende maximaal 24 uur. Door het verouderingsproces ontstaat de bètafase, waardoor de sterkte van het materiaal wordt vergroot. De sterkte van TC4 neemt na verouderingsbehandeling met ongeveer 20 procent toe.
De stressverlichtingsbehandeling wordt uitgevoerd bij temperaturen tussen 500 graden en 650 graden gedurende maximaal 2 uur. Het spanningsverlichtingsproces elimineert restspanningen die worden gegenereerd tijdens warmtebehandeling of machinale bewerking, waardoor de weerstand tegen vermoeidheid van het materiaal wordt verbeterd.
Er moet op worden gewezen dat de warmtebehandeling van TC4 een complex proces is dat uitgloeien, oplossingsbehandeling, veroudering, spanningsverlichtingsbehandeling, enz. omvat. Het warmtebehandelingsproces kan de microstructuur, mechanische eigenschappen en corrosieweerstand van TC4 aanzienlijk beïnvloeden. Daarom is het erg belangrijk om het juiste warmtebehandelingsproces te selecteren op basis van de toepassing van TC4. Met de juiste warmtebehandeling kan TC4 uitstekende mechanische eigenschappen en corrosieweerstand bereiken, waardoor het een ideaal materiaal is voor lucht- en ruimtevaart-, maritieme en biomedische toepassingen.
