Le traitement thermique des alliages de titane et le titane
- Réduire les contraintes résiduelles développées lors de la fabrication (soulager le stress)
- Produire une combinaison optimale de ductilité, usinabilité, et une stabilité dimensionnelle et structurale (recuit)
- Augmenter la force (traitement de solution et vieillissement)
- Optimiser des propriétés particulières telles que la ténacité à la rupture, résistance à la fatigue et la résistance au fluage à haute température
Titane et alliages de titane sont traitées thermiquement de manière à:
- Réduire les contraintes résiduelles développées lors de la fabrication (soulager le stress)
- Produire une combinaison optimale de ductilité, usinabilité, et une stabilité dimensionnelle et structurale (recuit)
- Augmenter la force (traitement de solution et vieillissement)
- Optimiser des propriétés particulières telles que la ténacité à la rupture, résistance à la fatigue et la résistance au fluage à haute température.
Types d'alliage et la réponse à un traitement thermique
La réponse du titane et des alliages de titane à un traitement thermique dépend de la composition du métal et les effets des éléments d'alliage sur la transformation de cristal de α-β du titane. En outre, tous les cycles de traitement thermique sont applicables à tous les alliages de titane, car les différents alliages sont conçus à des fins différentes.
Effets des éléments d'alliage sur la transformation α-β. titane non allié est allotropique. Les modifications apportées à une centrée sur le corps cubique, la structure (β-phase) structure hexagonale (α) de phase très condensée à 885 ° C (1625 ° F), et cette structure persiste à des températures allant jusqu'au point de fusion.
Types alliage. Sur la base des types et des quantités d'éléments d'alliage qu'ils contiennent, les alliages de titane sont classés comme α, α-près, α-β, ou des alliages ß. La réponse de ces types d'alliage à un traitement thermique est décrit brièvement ci-dessous.
Alpha-alpha et à proximité des alliages de titane peuvent être soulagés de stress et recuits, mais une résistance élevée ne peuvent pas être développées dans ces alliages par tout type de traitement thermique (comme le vieillissement après un traitement bêta en solution et trempe).
les alliages alpha-bêta sont des alliages à deux phases et, comme son nom l'indique, comprendre à la fois α et ß phases à la température ambiante. Ce sont les plus courantes et le plus polyvalent des trois types d'alliages de titane.
Les niveaux d'oxygène et de fer ont des effets significatifs sur les propriétés mécaniques après traitement thermique. Il faut se rendre compte que:
- L'oxygène et le fer doivent être spécifiés valeurs maximales près d'atteindre les niveaux de résistance dans certains grades commercialement pur
- L'oxygène doit être à proximité d'un maximum spécifié pour atteindre les niveaux de résistance mécanique dans la solution traitée et vieillie Ti-6Al-4V
- Les niveaux d'oxygène doivent être maintenus aussi bas que possible pour optimiser la résistance à la rupture. Cependant, le niveau d'oxygène doit être suffisamment élevée pour répondre aux exigences de résistance à la traction
- La teneur en fer doit être aussi faible que possible pour optimiser les propriétés de rupture de contrainte fluage et. La plupart des alliages de résistant au fluage exigent des niveaux de fer à ou en dessous 0,05% en poids.
Déstressant
Les alliages de titane et de titane peuvent être hors tension sans affecter négativement la force ou la ductilité.
recuits communs sont les suivants:
- recuit Mill
- recuit Duplex
- recuit de recristallisation
- Beta recuit
recuit Duplex modifie les formes, tailles et distributions de phases à celles requises pour une meilleure résistance au fluage ou ténacité à la rupture. Dans le recuit de l'alliage duplex de 5 Corona, par exemple, le premier recuit est proche de la β transus α à l'globularize déformée et pour réduire au minimum sa fraction volumique. Ceci est suivi par un second recuit à faible température pour précipiter le nouveau lenticulaire (aciculaire) α entre les particules alpha globulaires. Cette formation de α aciculaire est associée à une amélioration de la résistance au fluage et la ténacité à la fracture.
recuit de recristallisation et recuit de β sont utilisés pour améliorer la résistance à la rupture. Dans un recuit de recristallisation, l'alliage est chauffé dans l'extrémité supérieure de la plage α-β, maintenu pendant un certain temps, puis on le refroidit très lentement. Ces dernières années, le recuit de recristallisation a remplacé le recuit β pour les composants de la cellule critique de fracture.
Défrisage, de collage, et l'aplatissement des alliages de titane sont souvent nécessaires pour répondre aux exigences dimensionnelles. Le redressement de la barre pour fermer les tolérances et l'aplatissement de la feuille présentent des problèmes majeurs pour les producteurs de titane et les fabricants.
aplatissement de fluage est en tôle de titane de chauffage entre deux propres, des feuilles plates d'acier dans un four contenant une atmosphère oxydante ou inerte. aplatissement de fluage sous vide est utilisé pour produire de plaque plane sans contrainte pour l'usinage ultérieur. La plaque est placée sur un grand lit céramique plat qui possède des éléments de chauffage électrique intégré. L'isolation est placée sur le dessus de la plaque, et une feuille de matière plastique est scellé sur le cadre.
Un traitement de recuit de stabilisation est conçu pour produire une phase β stable capable de résister à une autre transformation lorsqu'il est exposé à des températures élevées en service. les alliages alpha-bêta qui sont maigres en β, tels que Ti-6Al-4V, peuvent être refroidis par air à partir de la température de recuit sans altérer leur stabilité. Pour obtenir une résistance au fluage et une stabilité maximales dans les quasi-alpha alliages Ti-8AL-1-Mo 1 V et Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, un traitement de recuit duplex est utilisé. Ce traitement débute par un recuit en solution à une température élevée dans la plage α-β, généralement de 25 à 55 ° C (50 à 100 ° F) en dessous de la β transus pour Ti-8AL-1Mo-1Vand 15 à 25 ° C (25 à 50 ° F) au-dessous du transus α-β pour Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo.
Solution de traitement et le vieillissement
Une large gamme de niveaux de résistance peuvent être obtenues dans les alliages a-ß ou ß par traitement de la solution et de vieillissement. A l'exception de l'alliage Ti-2.5Cu uniques (qui repose sur le renforcement de la réaction de durcissement par vieillissement classique de précipitation Ti2Cu similaire à la formation de zones de Guinier-Preston dans les alliages d'aluminium), l'origine des réponses de traitement thermique des alliages de titane réside dans l'instabilité de la phase β à haute température à des températures plus basses.
Tableau 1. Solution recommandée et traitements de vieillissement de l'alliage de titane
Solution de traitement des alliages de titane implique généralement le chauffage à des températures soit légèrement au-dessus ou légèrement en dessous de la température de β transus. La température de la solution de traitement sélectionné dépend du type d'alliage et des considérations pratiques brièvement décrit ci-dessous.
ß (bêta) des alliages sont normalement obtenus à partir de producteurs dans l'état traité en solution. Si nécessaire est postcombustion, le temps de trempage devrait être aussi longtemps que nécessaire pour obtenir complète en solution. Les températures de traitement de la solution pour la ß alliages sont au-dessus du transus β; car aucune seconde phase est présente, la croissance des grains peut procéder rapidement.
a-β alliages (alpha-bêta). La sélection d'une température solution de traitement pour les alliages α-ß est basée sur la combinaison de propriétés mécaniques désirées après vieillissement. Une modification de la température de la solution de traitement des alliages alpha-β modifie les quantités de phase β et modifie en conséquence la réponse au vieillissement.
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