Какви промени настъпват в металната структура на титанови сплави след преминаване през процеси на термична обработка?

1.1 Отгряване за освобождаване на напрежението Основната цел на отгряването за освобождаване на напрежението е да се елиминират вътрешните напрежения, генерирани по време на студена обработка, студена деформация и заваряване на титанови сплави. Наличието на тези вътрешни напрежения може да причини деформация, напукване и други проблеми при последваща обработка или използване на части от титанова сплав, като по този начин повлияе на тяхната производителност и експлоатационен живот. Следователно процесът на отгряване за облекчаване на напрежението обикновено се прилага след процеси като горещо коване, леене, обработка със студена деформация, рязане, механична обработка и заваряване. По време на процеса на отгряване за облекчаване на напрежението изборът на температура и време на отгряване е много важен. За термично{5}}обработваеми титанови сплави температурата на прекристализация обикновено се използва за отгряване, като се използва механизмът за възстановяване за премахване на напрежението. Titanium Home съобщава, че чрез прецизно контролиране на параметрите на отгряване е възможно ефективно да се елиминира вътрешното напрежение, като същевременно се избягват неблагоприятните ефекти върху други свойства на титановата сплав. В действителното производство различни предприятия са провели голям брой експерименти и оптимизации на параметрите на отгряване за освобождаване на напрежението, за да осигурят качество на продукта.

1.2 Пълно отгряване Известно също като рекристализиращо отгряване, неговата цел е да се получи рекристализирана структура, като по този начин се подобри пластичността на материала. Повечето титанови сплави и + дуплексни титанови сплави се използват в състояние на рекристализация и отгряване. титанови сплави: Температурата на отгряване обикновено се задава на 120-200 градуса под точката на фазова трансформация. Ако температурата на отгряване е твърде висока, това ще доведе до загрубяване на зърното, намалявайки цялостната производителност на материала; докато по-ниската температура ще доведе до непълна рекристализация и пластичността на материала не може да достигне идеалното състояние. Тъй като скоростта на охлаждане има малък ефект върху структурата и работата на титановите сплави, методът на въздушно охлаждане често се използва за охлаждане. Titanium Home съобщава, че някои предприятия за производство на аерокосмически компоненти, когато произвеждат части от титанови сплави, стриктно извършват отгряване в рамките на този температурен диапазон, за да гарантират пластичността и производителността на обработката на частите. Близо до титанови сплави и + дуплексни титанови сплави: По време на процеса на отгряване, в допълнение към рекристализацията, ще има и промени във фазата и фазата, което прави по-сложно определянето на температурата на отгряване и метода на охлаждане. Различни фактори трябва да бъдат разгледани комплексно и чрез голям брой експерименти и натрупване на опит да се определят оптималните параметри на процеса. Titanium Home спомена, че изследователите са провели задълбочени проучвания на тези сплави и непрекъснато са оптимизирали процеса на отгряване чрез комбинация от математическо моделиране и експериментална проверка. Метастабилни титанови сплави: Пълното отгряване обикновено се комбинира с обработка с разтвор и температурата на отгряване обикновено е над 80-100 градуса от точката на +/фазова трансформация. Този метод на обработка може да позволи на сплавта да получи добра структура и производителност. Titanium Home съобщава, че метастабилните титанови сплави, използвани в областта на морското инженерство, след тази обработка могат да се адаптират по-добре към суровата морска среда и да подобрят експлоатационния живот.

1.3 Обработка с разтвор и обработка със стареене Целта на обработката с разтвор е да се получат метастабилни фази, които могат да бъдат укрепени чрез стареене, като ′ мартензит, ″ мартензит или метастабилна фаза. Тези метастабилни фази ще се разлагат по време на последващия процес на стареене, генерирайки фини равновесни фази, като по този начин предизвикват утаяване на укрепващи ефекти и значително повишаване на твърдостта и здравината на материала. Температурата на разтвора обикновено е по-ниска от точката на +/фазова трансформация с 40 до 100 градуса, което позволява образуването на първична фаза и фаза, като същевременно се избягва прекомерното нагрубяване на зърната. Методите за охлаждане след третиране с разтвор обикновено включват закаляване с вода и закаляване с масло. Закаляването с вода е по-често срещано, защото може да постигне по-бърза скорост на охлаждане, улеснявайки образуването на необходимите метастабилни фази. Укрепването при стареене е по-очевидно при титанови сплави с високо -съдържание на стабилизиращ елемент, докато неговият ефект е относително слаб при почти- сплави и + дву{12}}фазни титанови сплави с по-ниско -съдържание на стабилизиращ елемент. Следователно, в практическите приложения е необходимо разумно да се изберат параметрите на процеса за обработка на разтвор и стареене въз основа на специфичния състав и изисквания за производителност на титановата сплав. Titanium Home съобщи, че някои-предприятия за производство на медицински изделия от висок клас са постигнали материали за импланти от титаниева сплав с достатъчна здравина и добра биосъвместимост чрез прецизно контролиране на разтвора и параметрите за лечение на стареене.

2.1 Промени в микроструктурата по време на нагряване

2.1.1 Рекристализация и възстановяване По време на процеса на нагряване на студено обработени титанови сплави, първото явление, което възниква, е рекристализацията. По време на този процес, чрез движението на празни места и дислокации, вторият тип вътрешно напрежение, генерирано по време на деформация, може да бъде елиминирано. Температурата на рекристализация обикновено е по-ниска от температурата на рекристализация и обикновено се среща между 450 и 640 градуса. Тъй като температурата продължава да се повишава, в деформираната микроструктура ще се появят нови неизкривени равноосни зърна, които постепенно ще заменят деформираните зърна, което ще доведе до намаляване на твърдостта и здравината на материала и подобряване на пластичността. Този процес се нарича рекристализация. Когато настъпи рекристализация, различните видове титанови сплави ще проявят различно поведение. За почти - сплави и + сплави често се наблюдава фазово разтваряне и промени във фазовото съдържание; за сплавите е включен и процес на претопяване. Като цяло, поради ограничената способност за студена деформация на титановите сплави, е трудно да се рафинират зърната на сплавта чрез деформация и рекристализация. Въпреки това, за титанови сплави, които имат силна способност за студена деформация, деформацията и рекристализацията могат да се използват за постигане на определена степен на рафиниране. За + дву{16}}фазни титанови сплави, деформацията и рекристализацията също могат да се използват за усъвършенстване на микроструктурата на сплавта и подобряване на нейната пластичност. Докладите на Titanium Home показват, че изследователският екип е извършил-задълбочени проучвания на процесите на възстановяване и прекристализация на различни титанови сплави, предоставяйки теоретична основа за оптимизиране на процесите на термична обработка.

2.1.2 фаза и фазова трансформация Когато температурата на нагряване надвиши → точката на фазова трансформация, кристалните типове фаза и фаза започват да се трансформират в титанови сплави. За чист титан температурата на трансформация е приблизително 875 ± 5 градуса. По време на ↔ фазовата трансформация връзката на Бъргерс остава непроменена, т.е. (110) // (0001) ; [111] // [11 2 0] . Тази специфична ориентационна връзка оказва значително влияние върху микроструктурата и свойствата на титановите сплави. Докладите на Titanium Home подчертават, че разбирането на тази ориентационна връзка е от решаващо значение за контролиране на еволюцията на микроструктурата и оптимизиране на производителността на титанови сплави.

2.2 Промени в микроструктурата по време на охлаждане

2.2.1 Бавно охлаждане Когато титановите сплави се охлаждат бавно от едно-фазната област към дву-фазната област, често възниква трансформация на кристален тип от фаза към фаза, поддържайки ориентационната връзка на Бюргерс: . Този процес на трансформация е относително бавен и получената микроструктура е относително равномерна. Titanium Home съобщава, че при производството на някои продукти от титанови сплави с високи изисквания за еднородност на микроструктурата, използването на бавно охлаждане може да постигне по-добро качество на продукта.

2.2.2 Бързо охлаждане По време на процеса на бързо охлаждане промените в микроструктурата на титановите сплави са по-сложни. Могат да възникнат различни трансформации, като трансформация на мартензитна фаза, охладена ω фаза, свръхнаситена фаза и остатъчна високо{2}}температурна фаза. Продуктите на трансформация включват ´, ", ω, недостатъчно охладена фаза, метастабилна фаза, свръхнаситена фаза и т.н., в зависимост от съдържанието на -стабилизиращи елементи. Различните продукти на трансформация ще имат различен ефект върху свойствата на титановите сплави, като мартензитната фазова трансформация може да увеличи якостта на титановите сплави, но може да намали тяхната якост. Titanium Home съобщава, че изследователите са контролирали точно трансформация на микроструктурата по време на процеса на бързо охлаждане чрез регулиране на скоростта на охлаждане и състава на сплавта, за да отговори на изискванията на различни сценарии на приложение.

2.2.3 Метастабилните фази, генерирани от бързото охлаждане, ще се трансформират в равновесни фази по време на процеса на стареене. Този процес включва разлагане на метастабилни фази, разлагане на свръхнаситени фази и други явления. Горната трансформация е основната причина за укрепването на титанови сплави при топлинна обработка. Чрез разумно контролиране на температурата и времето на обработката на стареене, титановите сплави могат да получат желаната микроструктура и свойства. Докладът на Titanium Home показва, че в аерокосмическата област процесът на трансформация на стареене на титанови сплави се наблюдава стриктно, за да се гарантира стабилна и надеждна работа на компонентите на самолетите.

2.2.4 Евтектична трансформация Евтектична трансформация на титанови сплави често се случва в сплави, съдържащи стабилни елементи от титан и бързи евтектични сплави. Тази трансформация обикновено намалява пластичността на материала и има неблагоприятен ефект върху свойствата на материала. За да се подобри тази ситуация, може да се извърши изотермична обработка на микроструктурата, за да се получи бейнитна не-слоеста микроструктура, като по този начин се подобрят цялостните свойства на материала. Titanium Home съобщава, че изследователите непрекъснато са изследвали параметрите на процеса на изотермична обработка и успешно са подобрили пластичността на титанови сплави с евтектична трансформация, разширявайки обхвата на тяхното приложение.

2.2.5 Индуцирана от стрес{1}}фазова трансформация Метастабилната фаза може да се трансформира в мартензит под действието на напрежение или напрежение. Продуктите на трансформация включват хексагонален мартензит "и орторомбичен мартензит". Този процес може да генерира ефект на пластичност, предизвикан от фазова трансформация-, увеличавайки удължението и скоростта на втвърдяване при деформация на титановата сплав. В практически приложения тази характеристика може да се използва за подобряване на производителността на формоване и устойчивостта на умора на части от титанова сплав. Titanium Home съобщава, че в производството на автомобилни компоненти в тази област са правени опити да се използва-предизвиканата от стрес фазова трансформация за подобряване на работата на частите от титанови сплави.

В заключение, процесът на термична обработка и промените в микроструктурата на титанови сплави е сложна и важна изследователска област. Докладите на Titanium Home представят най-новите резултати от изследвания и практически случаи на приложение в индустрията. Чрез задълбочено разбиране на процеса на термична обработка и законите за промяна на микроструктурата на титанови сплави, можем по-разумно да изберем и проектираме параметрите на процеса на термична обработка, като по този начин получим материали от титанови сплави с отлични свойства, отговарящи на изискванията на различни инженерни области. В бъдеще, с непрекъснатото задълбочаване на изследванията и непрекъснатия напредък на технологиите, перспективите за приложение на титановите сплави ще бъдат по-широки.