Características del tratamiento térmico de aleaciones de titanio.
(1) La transformación de martensita no cambiará significativamente las propiedades de las aleaciones de titanio. Esta característica es diferente de la transformación de fase martensítica del acero. El fortalecimiento por tratamiento térmico de aleaciones de titanio solo puede depender de la descomposición por envejecimiento de la fase metaestable (incluida la fase martensítica) formada por enfriamiento. Además, el método de tratamiento térmico para aleaciones de titanio puras de tipo A es básicamente imposible. Eficaz, es decir, el tratamiento térmico de aleaciones de titanio se utiliza principalmente para aleaciones de titanio tipo +.
(2) El tratamiento térmico debe evitar la formación de la fase ω. La formación de la fase ω hará que la aleación de titanio se vuelva quebradiza y la selección correcta del proceso de envejecimiento (por ejemplo, usando una temperatura de envejecimiento más alta) puede hacer que la fase ω se descomponga.
(3) Es difícil refinar los granos de aleación de titanio mediante cambios de fase repetidos. Esto también es diferente de los materiales de acero. La mayoría de los aceros pueden utilizar transformaciones de fase repetidas de austenita y perlita (o ferrita, cementita) para controlar la nucleación y el crecimiento de nuevas fases para lograr el refinamiento del grano. No existe tal fenómeno en las aleaciones de titanio.
(4) Mala conductividad térmica. Una conductividad térmica deficiente puede provocar una templabilidad deficiente de las aleaciones de titanio, especialmente las aleaciones de titanio +, una gran tensión térmica de enfriamiento y las piezas son propensas a deformarse durante el enfriamiento. Debido a la mala conductividad térmica, las aleaciones de titanio pueden provocar fácilmente un aumento excesivo de la temperatura local cuando se deforman, lo que hace posible que la temperatura local exceda el punto de transformación y forme una estructura de Widmanstatten.
(5) Químicamente activo. Durante el tratamiento térmico, las aleaciones de titanio reaccionan fácilmente con el oxígeno y el vapor de agua, formando una capa rica en oxígeno o incrustaciones de óxido con una cierta profundidad en la superficie de la pieza de trabajo, lo que reduce el rendimiento de la aleación. Al mismo tiempo, las aleaciones de titanio absorben fácilmente hidrógeno durante el tratamiento térmico, provocando fragilización por hidrógeno.
(6) Existe una gran diferencia en los puntos de transición. Incluso si los ingredientes son los mismos, debido a diferentes calores de fundición, su transformación
Las temperaturas a veces varían mucho.
(7) Cuando se calientan en la región de la fase, los granos tienden a crecer. El engrosamiento de los granos puede hacer que la plasticidad de la aleación disminuya bruscamente, por lo que la temperatura y el tiempo de calentamiento deben controlarse estrictamente y el tratamiento térmico en la región de la fase debe usarse con precaución.
Tipos de tratamiento térmico de aleaciones de titanio.
El cambio de fase de la aleación de titanio es la base del tratamiento térmico de la aleación de titanio. Para mejorar el rendimiento de la aleación de titanio, además de una aleación razonable, se debe combinar con un tratamiento térmico adecuado. Existen varios métodos de tratamiento térmico para las aleaciones de titanio. Los más utilizados incluyen tratamiento de recocido, tratamiento de envejecimiento, tratamiento térmico de deformación y tratamiento térmico químico.
1 tratamiento de recocido
El recocido es adecuado para diversas aleaciones de titanio y, en última instancia, mejora la plasticidad de la aleación, elimina su tensión y estabiliza la estructura. Las formas de recocido incluyen recocido con alivio de tensiones, recocido por recristalización, recocido doble, recocido isotérmico y recocido al vacío.
(1) Recocido de alivio de tensiones. Para eliminar la tensión interna generada durante los procesos de fundición, deformación en frío y soldadura, se puede utilizar el recocido con alivio de tensión. La temperatura del recocido de alivio de tensión debe ser inferior a la temperatura de recristalización, generalmente entre 450 y 650 grados. El tiempo requerido depende del tamaño de la sección transversal de la pieza de trabajo, el historial de procesamiento y el grado de alivio de tensión requerido.
(2) Recocido ordinario. El objetivo es eliminar la tensión básica en los productos semiacabados de aleación de titanio y tener una alta resistencia y plasticidad que cumpla con los requisitos técnicos. La temperatura de recocido es generalmente equivalente o ligeramente inferior a la temperatura inicial de recristalización. Este proceso de recocido se utiliza generalmente cuando los productos metalúrgicos salen de fábrica, por lo que también se le puede llamar recocido en fábrica.
(3) Recocido completo. El objetivo es eliminar por completo el endurecimiento por trabajo, estabilizar la estructura y mejorar la plasticidad. Este proceso ocurre principalmente por recristalización, por lo que también se le llama recocido por recristalización. La temperatura de recocido está preferiblemente entre la temperatura de recristalización y la temperatura de transformación de fases. Si se excede la temperatura de transformación de fase, se formará una estructura de Widmanstatten y se deteriorarán las propiedades de la aleación. El tipo, la temperatura y el método de enfriamiento del recocido varían entre los distintos tipos de aleaciones de titanio.
(4) Doble recocido. Para mejorar la tenacidad a la fractura, la plasticidad y la estructura estable de la aleación, se requieren dos recocidos. La estructura de la aleación después del recocido es más uniforme y cercana al equilibrio. Para garantizar la estabilidad de la estructura y las propiedades de las aleaciones de titanio resistentes al calor bajo altas temperaturas y estrés a largo plazo, a menudo se utiliza este tipo de recocido. El doble recocido implica calentar y enfriar con aire la aleación dos veces. La temperatura de calentamiento del primer recocido a alta temperatura es superior o cercana a la temperatura final de la recristalización, de modo que la recristalización se puede llevar a cabo completamente sin provocar que los granos crezcan significativamente, y se puede controlar la fracción de volumen de la fase ap. Después del enfriamiento por aire, la estructura no es lo suficientemente estable, por lo que se requiere un segundo recocido a baja temperatura. La temperatura de recocido es más baja que la temperatura de recristalización y se mantiene durante mucho tiempo para descomponer completamente la fase metaestable obtenida mediante el recocido a alta temperatura.
(5) Recocido isotérmico. El recocido isotérmico proporciona la mejor plasticidad y estabilidad térmica. Este tipo de recocido es adecuado para aleaciones de titanio de dos fases con un mayor contenido de elementos estabilizadores. El recocido isotérmico adopta un método de enfriamiento gradual, es decir, después de calentar a una temperatura superior a la temperatura de recristalización y mantener el calor, se transfiere inmediatamente a otro horno de temperatura más baja (generalmente 600 ~ 650 grados) para preservar el calor y luego se enfría con aire para temperatura ambiente.
2Tratamiento de enfriamiento
El envejecimiento por enfriamiento es el principal método de tratamiento térmico y fortalecimiento de las aleaciones de titanio. Utiliza el cambio de fase para producir un efecto fortalecedor, por lo que también se le llama tratamiento térmico fortalecedor. El efecto fortalecedor del tratamiento térmico de aleación de titanio depende de la naturaleza, concentración y especificaciones del tratamiento térmico de los elementos de la aleación, porque estos factores afectan el tipo, composición, cantidad y distribución de la fase metaestable obtenida al enfriar la aleación, así como la naturaleza. de la fase precipitada durante la descomposición de la fase metaestable. Estructura, grado de dispersión, etc., que están relacionados con la composición de la aleación, especificaciones del proceso de tratamiento térmico y estructura original.
Para aleaciones con una determinada composición, el efecto del fortalecimiento por envejecimiento depende del proceso de tratamiento térmico seleccionado. Cuanto mayor sea la temperatura de enfriamiento, más evidente será el efecto fortalecedor del envejecimiento. Sin embargo, el enfriamiento por encima de la temperatura de transformación provocará fragilidad debido a los granos excesivamente gruesos. Para aleaciones de titanio de dos fases con menor concentración, se puede usar un enfriamiento a mayor temperatura para obtener más martensita, mientras que para aleaciones de titanio de dos fases con mayor concentración, se puede usar un enfriamiento a menor temperatura para obtener una fase más metaestable. , para obtener el máximo efecto fortalecedor efectivo en el tiempo. El método de enfriamiento es generalmente enfriamiento por agua o enfriamiento por aceite, y el proceso de enfriamiento debe ser rápido para evitar que la fase se descomponga durante el proceso de transferencia y reduzca el efecto de fortalecimiento del envejecimiento. La selección de la temperatura y el tiempo de envejecimiento debe basarse en el mejor rendimiento integral. Generalmente, la temperatura de envejecimiento de la aleación de titanio + es de 500 a 600 grados y el tiempo de envejecimiento es de 4 a 12 h; mientras que la temperatura de envejecimiento de la aleación de titanio tipo es de 450 a 550 grados. , tiempo 8 ~ 24 h, el método de enfriamiento es enfriamiento por aire.
