Titaaniseosten lämpökäsittelyominaisuudet

(1) Martensiitin muunnos ei muuta merkittävästi titaaniseosten ominaisuuksia. Tämä ominaisuus eroaa teräksen martensiittisesta faasimuutoksesta. Titaaniseosten lämpökäsittelyvahvistus voi perustua vain karkaisussa muodostuvan metastabiilin faasin (mukaan lukien martensiittisen faasin) ikääntymiseen. Lisäksi puhtaiden A-tyypin titaaniseosten lämpökäsittelymenetelmä on periaatteessa mahdoton. Tehokas, eli titaaniseosten lämpökäsittelyä käytetään pääasiassa +-tyypin titaaniseoksille.

(2) Lämpökäsittelyn tulisi välttää ω-faasin muodostumista. ω-faasin muodostuminen tekee titaaniseoksesta hauraan, ja oikea vanhentamisprosessin valinta (esimerkiksi korkeamman vanhentamislämpötilan käyttö) voi aiheuttaa ω-faasin hajoamisen.

(3) Titaaniseosrakeita on vaikea jalostaa käyttämällä toistuvia faasimuutoksia. Tämä eroaa myös teräsmateriaaleista. Useimmat teräkset voivat käyttää toistuvia austeniitin ja perliitin (tai ferriitin, sementiitin) faasimuunnoksia kontrolloimaan uusien faasien muodostumista ja kasvua rakeiden hienostuneisuuden saavuttamiseksi. Tällaista ilmiötä ei ole titaaniseoksissa.

(4) Huono lämmönjohtavuus. Huono lämmönjohtavuus voi johtaa titaaniseosten, erityisesti + titaaniseosten, huonoon karkaisuun, suureen sammutuksen lämpöjännitykseen ja osat ovat alttiita vääntymään karkaisun aikana. Huonosta lämmönjohtavuudesta johtuen titaaniseokset voivat helposti aiheuttaa liiallista paikallista lämpötilan nousua muodonmuutoksissaan, jolloin paikallinen lämpötila voi ylittää muunnospisteen ja muodostaa Widmanstatten-rakenteen.

(5) Kemiallisesti aktiivinen. Lämpökäsittelyn aikana titaaniseokset reagoivat helposti hapen ja vesihöyryn kanssa muodostaen työkappaleen pinnalle happipitoisen kerroksen tai oksidisuolan, jolla on tietty syvyys, mikä heikentää seoksen suorituskykyä. Samaan aikaan titaaniseokset imevät helposti vetyä lämpökäsittelyn aikana, mikä aiheuttaa vetyhaurautta.

(6) Siirtymäpisteissä on suuri ero. Vaikka ainesosat olisivat samat, johtuen erilaisista sulatuslämpöistä, niiden muuttumisesta

Lämpötilat vaihtelevat joskus suuresti.

(7) Kun faasialueella kuumennetaan, jyvillä on taipumus kasvaa. Rakeiden karkeneminen voi aiheuttaa lejeeringin plastisuuden jyrkän laskun, joten kuumennuslämpötilaa ja -aikaa tulee valvoa tiukasti ja lämpökäsittelyä faasialueella tulee käyttää varoen.

Titaaniseosten lämpökäsittelytyypit

Titaaniseoksen faasinmuutos on titaaniseoksen lämpökäsittelyn perusta. Titaaniseoksen suorituskyvyn parantamiseksi kohtuullisen seostuksen lisäksi se on yhdistettävä asianmukaiseen lämpökäsittelyyn. Titaaniseoksille on olemassa useita lämpökäsittelymenetelmiä. Yleisesti käytettyjä ovat hehkutuskäsittely, ikääntymiskäsittely, deformaatiolämpökäsittely ja kemiallinen lämpökäsittely.

1 Hehkutuskäsittely

Hehkutus soveltuu erilaisille titaaniseoksille ja parantaa viime kädessä seoksen plastisuutta, poistaa sen jännitystä ja stabiloi rakennetta. Hehkutusmuotoja ovat jännityksenpoistohehkutus, uudelleenkiteytyshehkutus, kaksoishehkutus, isoterminen hehkutus ja tyhjiöhehkutus.

(1) Stressiä lievittävä hehkutus. Valu-, kylmämuodonmuutos- ja hitsausprosessien aikana syntyvän sisäisen jännityksen eliminoimiseksi voidaan käyttää jännityksenpoistohehkutusta. Jännityksenpoistohehkutuksen lämpötilan tulisi olla alhaisempi kuin uudelleenkiteytyslämpötila, yleensä 450-650 astetta. Tarvittava aika riippuu työkappaleen poikkileikkauksen koosta, työstöhistoriasta ja tarvittavasta jännityksenpoistoasteesta.

(2) Tavallinen hehkutus. Tarkoituksena on poistaa perusjännitys titaaniseoksesta puolivalmisteista ja niillä on korkea lujuus ja plastisuus, joka täyttää tekniset vaatimukset. Hehkutuslämpötila on yleensä sama tai hieman alempi kuin uudelleenkiteytyksen aloituslämpötila. Tätä hehkutusprosessia käytetään yleensä metallurgisten tuotteiden lähteessä tehtaalta, joten sitä voidaan kutsua myös tehdashehkutukseksi.

(3) Täydellinen hehkutus. Tarkoituksena on eliminoida kokonaan työkarkaisu, vakauttaa rakenne ja parantaa plastisuutta. Tämä prosessi tapahtuu pääasiassa uudelleenkiteytykseksi, joten sitä kutsutaan myös uudelleenkiteytyshehkutukseksi. Hehkutuslämpötila on edullisesti uudelleenkiteytyslämpötilan ja faasimuutoslämpötilan välillä. Jos faasimuunnoslämpötila ylittyy, muodostuu Widmanstatten-rakenne ja lejeeringin ominaisuudet huononevat. Hehkutuksen tyyppi, lämpötila ja jäähdytysmenetelmä vaihtelevat eri tyyppisten titaaniseosten välillä.

(4) Kaksoishehkutus. Seoksen murtolujuuden, plastisuuden ja vakaan rakenteen parantamiseksi tarvitaan kaksi hehkutusta. Seosrakenne hehkutuksen jälkeen on tasaisempi ja lähellä tasapainoa. Tämän tyyppistä hehkutusta käytetään usein, jotta varmistetaan lämmönkestävien titaaniseosten rakenteen ja ominaisuuksien vakaus korkeissa lämpötiloissa ja pitkäaikaisessa rasituksessa. Kaksoishehkutukseen kuuluu seoksen lämmitys ja ilmajäähdytys kahdesti. Ensimmäisen korkean lämpötilan hehkutuksen kuumennuslämpötila on korkeampi tai lähellä uudelleenkiteytyksen loppulämpötilaa, joten uudelleenkiteytyminen voidaan suorittaa täysin ilman, että rakeet kasvavat merkittävästi, ja ap-faasin tilavuusosuutta voidaan säätää. Ilmajäähdytyksen jälkeen rakenne ei ole tarpeeksi vakaa, joten tarvitaan toinen matalalämpötilahehkutus. Hehkutuslämpötila on alhaisempi kuin uudelleenkiteytyslämpötila ja sitä pidetään pitkään, jotta korkean lämpötilan hehkutuksella saatu metastabiili faasi hajoaa täysin.

(5) Isoterminen hehkutus. Isoterminen hehkutus tarjoaa parhaan plastisuuden ja lämpöstabiilisuuden. Tällainen hehkutus soveltuu kaksifaasisille titaaniseoksille, joissa on korkeampi stabilointiainepitoisuus. Isoterminen hehkutus käyttää porrastettua jäähdytysmenetelmää, toisin sanoen sen jälkeen kun se on kuumennettu uudelleenkiteytyslämpötilaa korkeampaan lämpötilaan ja ylläpitänyt lämpöä, se siirretään välittömästi toiseen alemman lämpötilan uuniin (yleensä 600-650 astetta) lämmön säilyttämistä varten ja sitten ilmajäähdytetään huonelämpötila.

2 Sammutushoito

Vanhenemisen sammuttaminen on tärkein menetelmä titaaniseosten lämpökäsittelyyn ja vahvistamiseen. Se käyttää vaiheenmuutosta vahvistavan vaikutuksen aikaansaamiseksi, joten sitä kutsutaan myös vahvistavaksi lämpökäsittelyksi. Titaaniseoksen lämpökäsittelyn vahvistava vaikutus riippuu seosaineelementtien luonteesta, pitoisuudesta ja lämpökäsittelyn ominaisuuksista, koska nämä tekijät vaikuttavat lejeeringin sammuttamisella saadun metastabiilin faasin tyyppiin, koostumukseen, määrään ja jakautumiseen sekä sen luonteeseen. saostuneesta faasista metastabiilin faasin hajoamisen aikana. Rakenne, dispersioaste jne., jotka liittyvät lejeeringin koostumukseen, lämpökäsittelyprosessin spesifikaatioihin ja alkuperäiseen rakenteeseen.

Tietyn koostumuksen omaavien metalliseosten ikääntymisen vaikutus riippuu valitusta lämpökäsittelyprosessista. Mitä korkeampi sammutuslämpötila, sitä selvempi ikääntymistä vahvistava vaikutus. Muutoslämpötilan yläpuolella tapahtuva sammuttaminen aiheuttaa kuitenkin haurautta liian karkeista rakeista. Kaksifaasisille titaaniseoksille, joiden pitoisuus on pienempi, voidaan käyttää korkeamman lämpötilan karkaisua saadakseen enemmän martensiittia, kun taas kaksifaasisille titaaniseoksille, joiden pitoisuus on suurempi, voidaan käyttää matalamman lämpötilan sammuttamista metastabiilimman faasin saamiseksi. , jotta saavutetaan maksimaalinen aikatehokas vahvistava vaikutus. Jäähdytysmenetelmä on yleensä vesijäähdytys tai öljyjäähdytys, ja sammutusprosessin on oltava nopea, jotta faasi ei hajoa siirtoprosessin aikana ja vähentää ikääntymistä vahvistavaa vaikutusta. Vanhentamislämpötilan ja -ajan valinnan tulee perustua parhaaseen kokonaisvaltaiseen suorituskykyyn. Yleensä + titaaniseoksen vanhenemislämpötila on 500–600 astetta ja vanhentamisaika on 4–12 tuntia; kun taas tyyppisen titaaniseoksen vanhenemislämpötila on 450–550 astetta. , aika 8 ~ 24h, jäähdytysmenetelmä on ilmajäähdytys.