Wärmebehandlung von Titan und Titanlegierungen
- Reduzieren Eigenspannungen entwickelt während der Herstellung (Spannungsarmglühen)
- Erzeugt eine optimale Kombination von Duktilität, Bearbeitbarkeit und Dimensions- und Strukturstabilität (Annealing)
- Erhöhen Festigkeit (Lösungsbehandlung und Alterung)
- Optimierung der speziellen Eigenschaften, wie Bruchzähigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Hochtemperatur-Kriechfestigkeit
Titan und Titanlegierungen werden Wärme behandelt, um:
- Reduzieren Eigenspannungen entwickelt während der Herstellung (Spannungsarmglühen)
- Erzeugt eine optimale Kombination von Duktilität, Bearbeitbarkeit und Dimensions- und Strukturstabilität (Annealing)
- Erhöhen Festigkeit (Lösungsbehandlung und Alterung)
- Optimierung der speziellen Eigenschaften, wie Bruchzähigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Hochtemperatur-Kriechfestigkeit.
Legierungstypen und Reaktionswärmebehandlung
Die Reaktion von Titan und Titanlegierungen einer Wärmebehandlung hängt von der Zusammensetzung des Metalls und den Wirkungen der Elemente auf der α-β-Kristalltransformation von Titan Legieren. Darüber hinaus sind nicht alle Wärmebehandlungszyklen sind anwendbar auf alle Titanlegierungen, weil die verschiedenen Legierungen für verschiedene Zwecke ausgelegt sind.
Auswirkungen von Legierungselementen auf α-β-Transformation. Unlegiertes Titan ist allotropen. Seine dicht gepackte hexagonale Struktur (α-Phase) Änderungen eine kubisch raumzentrierten, Struktur (β-Phase) bei 885 ° C (1625 ° F), und diese Struktur weiter besteht, bei Temperaturen bis zum Schmelzpunkt.
Legierungstypen. Auf der Basis der Arten und Mengen der Legierungselemente, die sie enthalten, Titanlegierungen sind als α, α-nahe, α-β oder β-Legierungen klassifiziert. Die Antwort dieser Legierungstypen Wärmebehandlung wird im Folgenden kurz beschrieben.
Alpha und Alpha-nahen Legierungen, Titan spannungsarm geglüht und ausgeheilt werden kann, aber eine hohe Festigkeit kann nicht in diesen Legierungen durch jede Art von Wärmebehandlung (wie Alterung nach einer Lösungsbehandlung und dem Abschrecken beta) entwickelt werden.
Alpha-Beta-Legierungen sind zweiphasige Legierungen und, wie der Name andeutet, umfassen sowohl α und β-Phasen bei Raumtemperatur. Dies sind die häufigsten und die vielseitigste der drei Typen von Titanlegierungen.
Sauerstoff und Eisenspiegel haben erhebliche Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften nach der Wärmebehandlung. Es sollte realisiert werden:
- Sauerstoff und Eisen muss nahe sein Maximum angegebenen Festigkeitswerte in bestimmten handelsüblichen reinen Qualitäten zu treffen
- Sauerstoff muss in der Nähe eines festgelegten maximalen zu Festigkeitswerten in Lösung behandelt, und im Alter von Ti-6Al-4 V treffen
- Der Sauerstoffgehalt so gering wie möglich gehalten werden, die Bruchzähigkeit zu optimieren. Allerdings muss der Sauerstoffgehalt hoch genug sein, Zugfestigkeit Anforderungen gerecht zu werden
- Eisengehalt muss so niedrig wie möglich gehalten werden, um Eigenschaften Kriech- und Spannungsbruch zu optimieren. Die meisten warmfeste Legierungen erfordern Eisenspiegel bei oder unter 0,05 Gewichts-%.
Stressabbauend
Titan und Titanlegierungen können Stress entlastet werden, ohne dass Festigkeit oder Duktilität zu beeinträchtigen.
Gemeinsame Glühen Behandlungen sind:
- Mühle Glühen
- Duplex Glühen
- Rekristallisationsglühen
- Beta Glühen
Duplex Glühen verändert die Formen, Größen und Verteilungen der Phasen zu denen, die für eine verbesserte Kriechfestigkeit oder Bruchzähigkeit. Im Duplex-Temperung der Legierung Corona 5, beispielsweise ist die erste Temperung in der Nähe des β-Transus die verformte α globularize und dessen Volumenanteil zu minimieren. Dies wird durch ein zweites, niedrigeres Temperaturglühen gefolgt neue Lentikular (nadelförmigem) α zwischen den kugeligen α-Teilchen auszuzufällen. Diese Bildung von nadelförmigem α ist mit Verbesserungen in der Kriechfestigkeit und Bruchzähigkeit verbunden.
Rekristallisationsglühen und β Annealing verwendet Bruchzähigkeit zu verbessern. In Rekristallisationsglühen wird die Legierung in das obere Ende des α-β Bereichs erhitzt, für eine Zeit gehalten, und dann sehr langsam abgekühlt. In den letzten Jahren hat Rekristallisationsglühen β Glühen für Bruch kritische Zellenkomponenten ersetzt.
Begradigung, Sizing und Abflachen von Titanlegierungen ist oft notwendig, um dimensionale Anforderungen gerecht zu werden. Richten von bar zu schließen Toleranzen und die Abflachung des Bogens vor große Probleme für die Hersteller und Verarbeiter Titan.
Creep Abflachung besteht aus Erhitzen Titanblech zwischen zwei sauberen, ebenen Platten aus Stahl in einem Ofen eine oxidierende oder inerte Atmosphäre enthalten. Vakuum Kriech- Abflachen wird verwendet, um spannungsfreie flache Platte für die nachfolgende Bearbeitung zu erzeugen. Die Platte wird auf einer großen, flachen Keramikbett platziert, die integrale elektrische Heizelemente aufweist. Isolierung wird auf der Oberseite der Platte angeordnet, und eine Kunststofffolie ist an dem Rahmen abgedichtet ist.
Eine Stabilisierung Glühbehandlung wird entworfen, um eine stabile β-Phase zu erzeugen, die weitere Transformation wider fähig ist, wenn sie erhöhten Temperaturen im Betrieb ausgesetzt ist. Alpha-Beta-Legierungen, die in β mager sind, wie beispielsweise Ti-6Al-4V, können Luft von der Glühtemperatur abgekühlt, ohne ihre Stabilität zu beeinträchtigen. maximale Kriechfestigkeit und Stabilität in der nahen α Legierungen Ti-8Al-1 Mo-1V und Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, eine Duplex-Glühbehandlung angewandt zu erhalten. Diese Behandlung beginnt mit dem Lösungsglühen bei einer Temperatur, die hoch in dem α-β-Bereich, in der Regel 25 bis 55 ° C (50 bis 100 ° F) unterhalb dem β-Transus für Ti-8Al-1Mo-1Vand 15 bis 25 ° C (25 bis 50 ° F) unterhalb der α-β-Transus für Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo.
Lösung Behandlung und Alterung
Eine breite Palette von Festigkeitsniveau kann durch Lösungsbehandlung und Alter in α-β oder β-Legierungen erhalten werden. Mit Ausnahme der einzigartigen Ti-2.5Cu Legierung (die aus der klassischen alterungs Härtungsreaktion Ti2Cu Präzipitation ähnlich die Bildung von Guinier-Preston-Zonen in Aluminiumlegierungen auf der Stärkung beruht), der Ursprung der Wärmebehandlung von Titanlegierungen Antworten liegt in der Instabilität der Hochtemperatur-β-Phase bei niedrigeren Temperaturen.
Tabelle 1. Empfohlene Lösung und Alterungsbehandlungen für Titanlegierung
Lösungsbehandlung von Titanlegierungen beinhaltet im allgemeinen Erhitzen auf Temperaturen entweder geringfügig oberhalb oder geringfügig unterhalb der β-Transustemperatur. Die Lösung Behandlungstemperatur gewählt wird, hängt von dem Legierungstyp und praktische Überlegungen im Folgenden kurz beschrieben.
β (Beta) Legierungen werden in der Regel von den Herstellern in dem lösungsbehandelten Zustand erhalten. Wenn Nacherwärmung erforderlich ist, Haltezeiten sollten nur so lange wie nötig zu erhalten vollständige Lösungs sein. Lösungsbehandlungstemperaturen für β-Legierungen sind über der β-Transus; weil keine zweite Phase vorhanden ist, kann das Kornwachstum schnell ablaufen.
a-β (alpha-beta) Legierungen. Auswahl einer Lösungsbehandlungstemperatur für α-β-Legierungen auf der Basis der Kombination von mechanischen Eigenschaften gewünscht nach Alterung. Eine Änderung der Lösungsbehandlungstemperatur von α-β-Legierungen verändert die Mengen an β-Phase und damit ändert sich die Antwort auf Alterung.
Die Suche nach Wärmebehandlungsdiagramme in der Gesamt Materia Datenbank
Wärmebehandlungsdiagramme sind für eine Vielzahl von Materialien in der Gesamt Materia Datenbank zur Verfügung.
Wärmebehandlungsdiagramme abdeckt Härtbarkeit, Härte Anlassen, TTT CCT und können alle in der Standard-Datensatz zu finden.
Um Materialien mit speziellen Eigenschaften, können Sie das spezielle Suchkontrollkästchen im Advanced Search Modul verwenden.
Um die Suchkriterien zu definieren, alles, was Sie tun müssen, ist, wählen Sie das Land / Standard für Dich von Interesse aus der ‚Land / Standard‘ Pop-up-Liste und überprüft ‚Heat Treatment Diagram‘ Box, in dem Sonderuntersuchungsgebiet der im unteren Teil der Seite erweiterte Suche.
Nach der Auswahl Sie das Material von Interesse, klicken Sie auf den Link Wärmebehandlungsdaten für das ausgewählte Material anzuzeigen. Die Anzahl der Wärmebehandlung Datensätze wird in Klammern neben den Link angezeigt.
Alle verfügbaren Wärmebehandlung Informationen werden dann für das gewählte Material angezeigt.
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