Rawatan Haba Titanium dan Aloi Titanium (1)

Rawatan Haba ialah satu proses di mana pemanasan dan penyejukan logam terkawal dilakukan di bawah keadaan persekitaran yang sangat tepat untuk mengubah ciri fizikal atau mekanikal logam tanpa mengubah bentuk produk. Jika rawatan haba tidak dilakukan dengan betul, logam mungkin tidak mencapai sifat yang dikehendaki yang diperlukan untuk memenuhi spesifikasi reka bentuk jurutera.
Rawatan Haba biasanya dikaitkan dengan meningkatkan kekuatan bahan, tetapi ia juga kerap digunakan untuk meningkatkan kebolehmesinan, meningkatkan kebolehbentukan, meningkatkan kemuluran atau meningkatkan rintangan kakisan. Oleh itu, ia adalah proses kritikal yang memastikan ciri-ciri logam yang ditentukan dicapai.

Kelebihan rawatan haba Titanium Alloys:

Kurangkan tegasan sisa yang terbentuk semasa fabrikasi (pelepasan tekanan)
Menghasilkan gabungan optimum kemuluran, kebolehmesinan, dan kestabilan dimensi dan struktur (penyepuhlindapan)
Meningkatkan kekuatan (penyelesaian merawat dan penuaan)

Optimumkan sifat istimewa seperti keliatan patah, kekuatan keletihan dan kekuatan rayapan suhu tinggi

Menghilangkan tekanan titanium

Aloi titanium dan titanium boleh dilepaskan tekanan tanpa menjejaskan kekuatan atau kemuluran.

Rawatan melegakan tekanan mengurangkan tegasan sisa yang tidak diingini yang terhasil daripada penempaan panas yang tidak seragam atau ubah bentuk daripada pembentukan dan pelurus sejuk, kedua, pemesinan plat atau penempaan yang tidak simetri, dan, ketiga, kimpalan dan penyejukan tuangan. Penghapusan tegasan sedemikian membantu mengekalkan kestabilan bentuk dan menghapuskan keadaan yang tidak menguntungkan, seperti kehilangan kekuatan hasil mampatan yang biasanya dikenali sebagai kesan Bauschinger.

Melegakan tekanan mungkin merupakan rawatan haba yang paling biasa diberikan kepada aloi titanium dan titanium. Ia digunakan untuk mengurangkan tegasan sisa yang tidak diingini yang terhasil daripada ubah bentuk tempaan panas yang tidak seragam, pembentukan dan pelurus sejuk yang tidak seragam, pemesinan plat (hogouts) atau penempaan yang tidak simetri, kimpalan bahagian tempa, tuang atau metalurgi serbuk (P/M), dan penyejukan tuangan.

Melegakan tekanan membantu mengekalkan kestabilan bentuk dan juga boleh menghapuskan keadaan yang tidak baik seperti kehilangan kekuatan hasil mampatan - kesan Bauschinger - yang boleh menjadi sangat teruk dalam aloi titanium. Melegakan tekanan boleh dilakukan tanpa menjejaskan kekuatan atau kemuluran.

Penyepuhlindapan

Penyepuhlindapan aloi titanium dan titanium berfungsi terutamanya untuk meningkatkan keliatan patah, kemuluran pada suhu bilik, kestabilan dimensi dan haba, dan rintangan rayapan. Banyak aloi titanium diletakkan dalam perkhidmatan dalam keadaan annealed. Oleh kerana penambahbaikan dalam satu atau lebih sifat biasanya diperoleh dengan mengorbankan beberapa harta lain, kitaran penyepuhlindapan harus dipilih mengikut objektif rawatan.
Rawatan penyepuhlindapan biasa ialah:

Penyepuhlindapan kilang ialah rawatan tujuan umum yang diberikan kepada semua produk kilang. Ia bukan anil penuh dan mungkin meninggalkan kesan kerja sejuk atau hangat dalam struktur mikro produk yang bekerja keras, terutamanya lembaran.

Penyepuhlindapan dupleks mengubah bentuk, saiz dan taburan fasa kepada yang diperlukan untuk rintangan rayapan atau keliatan patah yang lebih baik. Dalam anil dupleks aloi Corona 5, sebagai contoh, anil pertama adalah berhampiran transus untuk mengglobularkan yang cacat dan untuk meminimumkan pecahan isipadunya. Ini diikuti dengan annea kedua yang bersuhu lebih rendah untuk memendakan lentikular (sikular) baharu di antara zarah globular. Pembentukan acicular ini dikaitkan dengan peningkatan dalam kekuatan rayapan dan keliatan patah.

Penyepuhlindapan dan penyepuhlindapan penghabluran semula digunakan untuk meningkatkan keliatan patah. Dalam penyepuhlindapan penghabluran semula, aloi dipanaskan ke hujung atas julat -, dipegang untuk seketika, dan kemudian disejukkan dengan sangat perlahan. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, penyepuhlindapan penghabluran semula telah menggantikan penyepuhlindapan untuk komponen kerangka udara kritikal patah.

(Beta) Penyepuhlindapan. Seperti penyepuhlindapan penghabluran semula, penyepuhlindapan meningkatkan keliatan patah. Penyepuhlindapan beta dilakukan pada suhu di atas transus aloi yang disepuhlindapkan. Untuk mengelakkan pertumbuhan bijirin yang berlebihan, suhu untuk penyepuhlindapan hendaklah hanya lebih tinggi sedikit daripada transus. Masa penyepuhlindapan bergantung pada ketebalan bahagian dan sepatutnya mencukupi untuk transformasi lengkap. Masa pada suhu selepas transformasi hendaklah dipegang pada tahap minimum untuk mengawal pertumbuhan bijirin. Bahagian yang lebih besar hendaklah disejukkan dengan kipas atau air dipadamkan untuk mengelakkan pembentukan fasa di sempadan butiran.

Penyelesaian Merawat dan Penuaan

Pelbagai tahap kekuatan boleh diperolehi dalam - atau aloi dengan merawat larutan dan penuaan. Dengan pengecualian aloi Ti-2.5Cu yang unik, asal tindak balas rawatan haba aloi titanium terletak pada ketidakstabilan fasa suhu tinggi pada suhu yang lebih rendah.
Pemanasan aloi kepada suhu rawatan larutan menghasilkan nisbah fasa yang lebih tinggi. Pembahagian fasa ini dikekalkan dengan pelindapkejutan; pada penuaan berikutnya, penguraian fasa tidak stabil berlaku, memberikan kekuatan yang tinggi. Aloi komersil biasanya dibekalkan dalam keadaan yang dirawat dengan larutan, dan hanya perlu berumur. Rawatan larutan aloi titanium secara amnya melibatkan pemanasan kepada suhu sama ada di atas atau sedikit di bawah suhu transus.
Aloi (Beta) biasanya diperoleh daripada pengeluar dalam keadaan dirawat larutan. Jika pemanasan semula diperlukan, masa rendam hendaklah hanya selama yang diperlukan untuk mendapatkan penyelesaian yang lengkap. Suhu rawatan penyelesaian untuk aloi adalah di atas transus; kerana tiada fasa kedua hadir, pertumbuhan bijirin boleh diteruskan dengan cepat.
- Aloi (Alfa-beta). Pemilihan suhu rawatan penyelesaian untuk - aloi adalah berdasarkan gabungan sifat mekanikal yang diingini selepas penuaan. Perubahan dalam suhu merawat larutan aloi - mengubah jumlah fasa dan seterusnya mengubah tindak balas terhadap penuaan.
Untuk mendapatkan kekuatan tinggi dengan kemuluran yang mencukupi, adalah perlu untuk merawat larutan pada suhu yang tinggi dalam - medan, biasanya 25 hingga 85 darjah (50 hingga 150 darjah F) di bawah transus aloi. Jika keliatan patah yang tinggi atau ketahanan yang lebih baik terhadap kakisan tegasan diperlukan, penyepuhlindapan atau rawatan penyelesaian mungkin diingini. Walau bagaimanapun, rawatan haba - aloi dalam julat menyebabkan kehilangan kemuluran yang ketara. Aloi ini biasanya merupakan larutan yang dirawat di bawah transus untuk mendapatkan keseimbangan optimum kemuluran, keliatan patah, rayapan dan sifat pecah tegasan.

Pelindapkejutan

Jika aloi disejukkan dengan cepat dengan pelindapkejutan air dari semua rantau beta, kecenderungan fasa alfa untuk terbentuk ditindas, dan fasa beta dikekalkan. Komposisi aloi tertentu, bagaimanapun, mempamerkan penjelmaan pelik pada pelindapkejutan. Mekanisme transformasi martensitik atau seperti ricih ini tidak difahami sepenuhnya. Pembentukan struktur ini, yang dipanggil alpha prima, menyebabkan beberapa herotan kekisi. Herotan ini dan terikan yang terhasil menghasilkan bahan, yang keras dan lasak, dan mempunyai sifat kelesuan yang lebih baik daripada alfa. Proses pelindapkejutan ini juga merupakan titik awal untuk pembajaan.

Pembajaan

Apabila titanium dipadamkan daripada suhu tinggi, dipanaskan semula ke suhu di bawah transus beta, dipegang untuk tempoh yang lama dan dipadamkan sekali lagi, ia dikatakan telah dibaja. Tiga pembolehubah wujud dalam pembajaan: fasa hadir, masa yang ditahan, dan suhu pembajaan.

Apabila struktur awal mengandungi perdana alfa, dua perubahan berlaku: perdana alfa bertukar kepada alfa, dan pada masa yang lebih lama alfa menjadi bergerigi. Hasilnya ialah kehilangan kekerasan dan kekuatan serta peningkatan kemuluran dan impak. Struktur alfa-beta, bagaimanapun, tidak mengikut corak ini. Alfa terutamanya kekal tidak berubah; beta terurai untuk membentuk lebih banyak alfa dengan mengorbankan fasa beta. Pada suhu rendah lebih banyak alfa, akan terbentuk; oleh itu, suhu pembajaan rendah mengakibatkan penurunan kekuatan dan kekerasan yang lebih besar dan peningkatan kemuluran yang lebih besar daripada pembajaan suhu tinggi dalam selang masa yang sama.

Transformasi Isoterma

Pada pelindapkejutan panas aloi dari semua rantau beta kepada suhu dalam medan alfa-beta dan tahan untuk satu tempoh masa dan kemudian pelindapkejutan lagi ke suhu bilik, bahan itu diubah secara seisoterma. Rawatan dengan cara ini menyebabkan pemendakan fasa alfa daripada beta. Pada suhu tinggi, alfa memendakan dahulu pada sempadan butiran dan kemudian dalam butiran beta itu sendiri.
Rawatan ini, apabila memegang pada suhu hanya di bawah suhu transformasi, pada mulanya memberikan bahan yang sangat keras kerana pembentukan beta perdana. Jika masa pegangan dilanjutkan, kekerasan dan kekuatan berkurangan dengan peningkatan yang disertakan dalam kemuluran dan keliatan. Pada suhu yang lebih rendah peningkatan kekerasan dan kerapuhan secara beransur-ansur berlaku, dan pada masa yang lama kekerasan yang lebih tinggi boleh diperolehi daripada rawatan suhu tinggi dalam masa yang singkat.

(Bersambung)