Термическая обработкатитан и титановые сплавыявляется ключевым процессом контроля их микроструктуры и свойств. Поскольку титан легко реагирует с кислородом, азотом и водородом при высоких температурах и подвергается фазовому превращению (⇌ с температурой превращения около 882 градусов), его термообработка представляет собой определенные проблемы.
Процессы первичной термообработки:
1. Отжиг
Чаще всего используется; цели: снятие напряжений, размягчение, стабилизация микроструктуры и повышение пластичности.
1) Отжиг для снятия напряжения-: 450–650 градусов, 1–4 часа, все титановые сплавы. Устраняет остаточные напряжения в результате механической обработки/сварки; фазового превращения не происходит
2) Рекристаллизационный отжиг: 680–800 градусов (для +сплавов ниже Т); после холодной обработки; для снятия наклепа и восстановления пластичности
3) Двойной отжиг: высоко-стадия + низко-стадия (например, Gr5: 950 градусов/2 часа воздушного охлаждения + 530 градусов/4 часа воздушного охлаждения); + сплав; Улучшает микроструктуру, улучшая сопротивление ползучести и вязкость разрушения.
4) Изотермический отжиг: после нагрева материал быстро охлаждают до температуры ниже Т и выдерживают там; + сплав ; для получения более однородной микроструктуры и снижения внутренних напряжений
5) отжиг (преобразование): выше T (например, Gr5: 1050 градусов), воздушное -охлаждение или печь-охлаждение + сплав; создает структуру Видманштеттена (корзинчатое-плетение), повышает вязкость разрушения и снижает скорость распространения усталостных трещин.
2. Лечение раствором и старение (STA)
Метод первичного упрочнения, подходит для + и метастабильных сплавов.
Принцип: после высоко-обработки на раствор раствором сплав быстро охлаждается (закалка в воде/закалка в масле), захватывая -стабилизирующие элементы в перенасыщенном (мартенсите) или метастабильном состоянии. В процессе старения выделяются мелкие, равномерно распределенные фазы или интерметаллические соединения.
3. Химико-термическая обработка (поверхностная закалка).
Диффузия кислорода: повышает твердость поверхности и износостойкость.
Азотирование: образует упрочняющий слой TiN.
Диффузия бора: Чрезвычайно высокая твердость, но высокая хрупкость.
Ионная имплантация: улучшает поверхностный износ и устойчивость к коррозии.
Химико-термическую обработку титана необходимо проводить в вакууме или защитной атмосфере во избежание образования слоя поверхностного загрязнения (-слоя охрупчивания).
Ключевые факторы контроля при термообработке
1. Нагрев атмосферы и предотвращение загрязнения.
Титан ведет себя как «химический зверь» при высоких температурах:
>400 градусов: значительное поглощение кислорода, образование твердого и хрупкого слоя (корпус/-корпус)
>500 градусов: значительное поглощение азота.
>300 градусов: поглощение водорода приводит к водородному охрупчиванию.
Меры:
Вакуумная термообработка (уровень вакуума менее или равен 10⁻³ Па; для более высоких температур менее или равен 10⁻⁴ Па)
Защита инертным газом (аргон высокой-чистоты; точка росы < -50 градусов)
Защитное покрытие (например, специальные анти-окислительные покрытия, такие как Brycoat)
Травление для удаления -слоя охрупчивания (смесь кислот HF + HNO₃)
2. Контроль температуры: точный контроль температуры.
Температура обработки раствором +-сплавов должна быть ниже T (обычно на 30–80 градусов ниже); в противном случае зерна будут быстро расти, образуя грубую структуру Видманштеттена, что приведет к «хрупкости».
T варьируется в зависимости от состава: примерно 995 градусов для TC4 и 1000 градусов для TC11; корректировки должны быть сделаны исходя из конкретного состава.
3. Скорость охлаждения
Отжиг: обычно с воздушным-охлаждением или с печным-охлаждением.
Обработка раствором: закалка водой (для предотвращения -фазового распада и достижения пересыщенной микроструктуры)
Если толщина поперечного- сечения превышает 25 мм, скорость охлаждения активной зоны может оказаться недостаточной; необходимо учитывать закалочную прокаливаемость
Электронная-почта: garychen3215@hotmail.com
Адрес: № 35, улица Баоти, город Баоцзи, провинция Шэньси, Китай.
Контактное лицо: г-н Гэри Чен
Телефон: +86-917-8883215
Мобильное устройство/WhatsApp: +86 13092900605
