Proč je pro titan důležité tepelné zpracování
Výkon titanové slitiny závisí jak na konstrukci slitiny, tak na tepelném zpracování. Žíhání je nejběžnější úpravou, protože uvolňuje vnitřní pnutí, obnovuje tažnost, stabilizuje mikrostrukturu a připravuje materiál pro následné tváření nebo obrábění. Pochopení chování fázové transformace -, konkrétně transformace alfa-na-beta a beta transus teploty -, je základem pro každou níže popsanou cestu žíhání.
1. Zátěžové-reliéfní žíhání
Žíhání pro odlehčení pnutí odstraňuje vnitřní pnutí způsobená litím, tvářením za studena nebo svařováním, aniž by výrazně změnila opracovanou mikrostrukturu. Teplota je udržovánapod teplotou rekrystalizace, typicky 450–650 stupňů pro běžné druhy titanu. Doba výdrže závisí na tloušťce řezu, předchozí historii zpracování a požadovaném stupni reliéfu. Protože je teplota nízká, pevnost a tažnost jsou do značné míry zachovány. U svařovaných sestav snižuje odlehčení napětí také riziko deformace při následném obrábění.
2. Obyčejné (mlýnské) žíhání
Mlýnské žíhání je standardní úprava aplikovaná na polotovary-před odesláním. Odstraňuje základní výrobní napětí při zachování úrovně pevnosti, která odpovídá technické specifikaci. Teplota je srovnatelná nebo mírně nižší než teplota rekrystalizace a chlazení je obvykle chlazení vzduchem. Tato úprava vyvažuje pevnost a tažnost u většiny komerčních slitin alfa a -beta, a je proto výchozí podmínkou uvedenou v materiálových certifikátech.
3. Úplné (rekrystalizace) žíhání
Úplné žíhání zcela eliminuje mechanické zpevňování, stabilizuje strukturu a maximalizuje plasticitu rekrystalizací. Teplota je zvolenamezi teplotou rekrystalizace a beta transem. Je třeba se vyvarovat překročení transu: podporuje hrubou strukturu Widmanstätten (Weiss) a zhoršuje mechanické vlastnosti slitiny. Vzhledem k tomu, že slitiny alfa, alfa-beta a téměř{3}}beta reagují odlišně, teplota žíhání a rychlost ochlazování jsou specifické pro -třídu.
4. Duplexní žíhání
Duplexní žíhání zlepšuje plasticitu, lomovou houževnatost a mikrostrukturální stabilitu a často se používá u tepelně-titanových slitin, které si musí udržet stabilní vlastnosti při dlouhodobém-vysokém{2}}teplotním namáhání. Proces se skládá ze dvou fází:
První (vysoko{0}}teplotní) žíhání:při teplotě dokončení rekrystalizace nebo mírně nad ní, dostatečně dlouho pro úplnou rekrystalizaci bez nadměrného růstu zrn, při řízení objemového podílu primární fáze alfa.
Druhé (nízko{0}}teplotní) žíhání:pod rekrystalizační teplotou s delší výdrží, což umožňuje, aby se metastabilní beta fáze zadržená po ochlazení vzduchem rozložila na jemnou stabilní směs alfa + beta.
Výsledkem je rovnoměrnější struktura blízká rovnováze se zlepšenou odolností vůči degradaci vlastností při provozní teplotě.
5. Izotermické žíhání
Izotermické žíhání poskytuje nejlepší kombinaci plasticity a tepelné stability a vyhovujedvou{0}}fázové (alfa-beta) slitiny s vysokým obsahem beta-stabilizačních prvků. Po zahřátí nad teplotu rekrystalizace a udržení se obrobek přenese přímo do druhé pece při nižší teplotě (obecně 600–650 stupňů), tam se udržuje a poté se ochladí vzduchem- na pokojovou teplotu. Stupňovité chlazení umožňuje beta fázi transformovat se za kontrolovaných podmínek, čímž vzniká jemná, jednotná alfa + beta struktura.
Výběr trasy žíhání
| Trasa | Typická teplota | Účel | Nejvhodnější pro |
|---|---|---|---|
| Úleva od stresu | 450-650 stupňů | Odstraňte zbytkové napětí | Svařované a za studena opracované díly- |
| Mlýnské žíhání | Téměř rekrystalizace | Vyvážená pevnost/tažnost | Pažba plechů, tyčí, trubek |
| Úplné žíhání | Rekrystalizace pod beta transus | Maximální plasticita, stabilní struktura | Těžce opracované výrobky |
| Duplexní žíhání | Dvou{0}}stupňová, vysoká + nízká | Houževnatost a stabilita | Slitiny odolné vůči teplu- |
| Izotermické žíhání | Vysoká výdrž + 600–650 stupňů | Nejlepší plasticita a tepelná stabilita | Beta-alfa-slitiny bohaté na beta |
U Ti-6Al-4V (TC4) se typické žíhání ve válcovně provádí při 700–790 stupních s následným chlazením vzduchem, zatímco úprava roztoku a stárnutí (kolem 930–955 stupňů roztok, kalení vodou, poté stárnutí 480–595 stupňů) se používá, když je požadována vyšší pevnost. Vždy ověřte přesný cyklus podle příslušné specifikace (ASTM B265, ASTM B348, AMS 2801 nebo normy specifické pro slitinu), protože teploty beta transus se liší podle složení slitiny.
Praktická doporučení
Regulace atmosféry pece; titan absorbuje kyslík a dusík při vysoké teplotě a vytváří křehké pouzdro alfa, které musí být po ošetření odstraněno.
Před zpracováním kritických částí použijte termočlánky připojené k zátěži a ověřte rovnoměrnost.
Zaznamenejte si celý cyklus (teplota, čas, rychlost ochlazování) do certifikátu tepelného zpracování-, abyste jej mohli sledovat.
U tenkých řezů použijte rychlejší chlazení, abyste zabránili nadměrnému růstu zrn; u těžkých úseků úměrně prodlužte dobu držení.
