Detaljno objašnjenje procesa termičke obrade i mikrostrukturne transformacije titanijumske legure

Pregled procesa termičke obrade legure titanijuma

U procesu prerade, legura titana često se mora termički obrađivati ​​kako bi se poboljšala njena mehanička svojstva i mikrostruktura. Common termička obrada titana procesi legure titana uglavnom uključuju žarenje za ublažavanje naprezanja, potpuno žarenje, tretman rastvorom i tretman starenjem.

1. Žarenje od rasterećenja

Glavna svrha žarenja za ublažavanje naprezanja je eliminacija unutrašnjeg naprezanja koje stvara legura titanijuma tokom hladnog rada, hladne deformacije i zavarivanja. Ovaj proces se široko koristi u materijalima od legura titanijuma nakon toplog kovanja, livenja, hladnog deformisanja, rezanja, rezanja i zavarivanja. Odabir temperature i vremena žarenja je ključan za učinak žarenja za ublažavanje naprezanja. Temperatura rekristalizacije se obično koristi za žarenje, a proces oporavka materijala se koristi za uklanjanje naprezanja.

2. Potpuno žarenje

Puno žarenje ima za cilj dobivanje rekristalizirane strukture i poboljšanje plastičnosti legure titana, pa se naziva i rekristalizacijskim žarenjem. Većina legura α titanijuma i α+β dvofaznih legura titana koriste se u potpuno žarenom stanju. Za legure α titanijuma, temperatura žarenja je obično 120-200°C ispod tačke fazne transformacije da bi se izbeglo grubo zrno i nedovoljna plastičnost. Proces žarenja legura titanijuma blizu α i α+β dvofaznih legura titanijuma je složeniji, uključujući rekristalizaciju i promene u α i β fazama. Potpuno žarenje metastabilnih legura β titanijuma je obično tretman čvrstim rastvorom.

3. Tretman rastvorom i tretman starenja

Svrha tretmana rastvorom je da se dobiju metastabilne faze koje se mogu ojačati starenjem, kao što su α′ martenzit, α″ martenzit ili metastabilna β faza. Ove metastabilne faze će proizvesti fine ravnotežne faze kada se razlažu, čime će se proizvesti efekat jačanja taloženja i poboljšati tvrdoća i čvrstoća titanijumskih legura. Temperatura rastvora je obično 40-100℃ niža od tačke transformacije faze α+β/β. Ojačanje starenjem ima značajan učinak kod legura titanijuma sa visokim sadržajem β-stabilizujućih elemenata, ali je efekat slabiji kod legura blizu α i α+β dvofaznih legura titanijuma sa niskim sadržajem β-stabilizujućih elemenata.

Mikrostrukturne promjene tokom termičke obrade titanijumskih legura

1. Mikrostruktura se mijenja tokom procesa zagrijavanja

U toku termička obrada titana U procesu, legure titana obično prolaze kroz kristalne promene, uključujući transformaciju između α faze i β faze. Hladno deformisane legure titanijuma takođe prolaze kroz procese oporavka i rekristalizacije. Proces oporavka eliminiše drugu vrstu unutrašnjeg naprezanja nastalog tokom procesa deformacije kroz praznine i pomeranje dislokacija, dok proces rekristalizacije proizvodi nova ravnoosna zrna bez izobličenja koja zamenjuju deformisana zrna i vraćaju plastičnost materijala.

2. Promjene u procesu hlađenja

Legure titana takođe menjaju svoju strukturu tokom procesa hlađenja. Kada se polako hladi, β faza će se transformisati u α fazu, a dvije održavaju specifičan odnos orijentacije. Brzo hlađenje može formirati strukture kao što su transformacija martenzitne faze, ugašena ω faza, prezasićena α faza i rezidualna visokotemperaturna β faza. Vrste ovih proizvoda transformacije zavise od sadržaja β-stabilizujućih elemenata.

3. Transformacija starenja

Metastabilna faza nastala brzim hlađenjem će se tokom procesa starenja transformisati u ravnotežnu fazu, praćenu razgradnjom metastabilne faze i razgradnjom prezasićene α faze. Ovo je glavni razlog zašto se legure titana mogu ojačati termička obrada titana.

4. Eutektoidna transformacija

Eutektoidna transformacija titanijumskih legura često postoji u legurama titana i brzim eutektoidnim β stabilizirajućim elementima, što obično dovodi do smanjenja plastičnosti materijala. Izotermički tretman može dobiti nelamelarnu strukturu tipa Bainite radi poboljšanja performansi materijala.

5. Fazna transformacija izazvana stresom

Metastabilna β faza može se transformirati u martenzit pod naprezanjem ili naprezanjem, uključujući heksagonalni martenzit α´ i ortorombični martenzit α". Ovaj proces može proizvesti efekt plastičnosti izazvan faznom transformacijom i povećati brzinu istezanja i stvrdnjavanja deformacijom legure titana.

Ukratko, termička obrada titana Proces i organizaciona transformacija legure titanijuma su od velikog značaja za poboljšanje njenih mehaničkih svojstava i mikrostrukture. Kroz razuman proces termičke obrade i odabir parametara, performanse legure titana mogu se optimizirati kako bi zadovoljile potrebe različitih područja primjene.