Charakteristika vysokoteplotního změkčování a kontrola kování titanových slitin

Měkčení při vysokých{0}}teplotách je základním fyzikálním zákonem kování titanové slitiny. Zvyšující se teplota zesiluje atomový tepelný pohyb a snižuje dislokační odpor, což vede k výraznému poklesu pevnosti materiálu a odolnosti proti deformaci. To je základ pro tvarování plastůslitiny titanu, ale také má tendenci způsobovat problémy s procesem, jako je hrubnutí zrna, nerovnoměrný výkon a vady tváření.

 

 

1. Fyzikální změkčení

Zvýšená teplota zvyšuje atomovou vibraci mřížky a oslabuje atomovou vazbu, což výrazně snižuje odolnost vůči dislokačnímu pohybu. Titanové slitiny mají vysokou odolnost proti deformaci při pokojové teplotě, zachovávají si více než 65 % své pevnosti při 400 stupních a rychle klesají nad 600 stupňů. V této fázi proudové napětí plynule klesá s nárůstem teploty, což odpovídá obecnému zákonu kovů.

 

2. Změkčení fázových transformací

+ dvoufázová -oblast: Deformaci dominuje -fázový skluz a -fázově koordinovaná deformace se změkčením doprovázeným dynamickým zotavením, kde se dislokace přeskupují, ale nemohou zcela eliminovat zpevnění.

 

jednofázový-oblast: Dobrá plasticita a nízká odolnost proti deformaci, ale zrna jsou náchylná k hrubnutí, což má za následek podstatný pokles pevnosti a houževnatosti výkovků.

 

Oblast blízko-fáze-transformace: Optimální efekty změkčení a plasticity, vhodné pro přesné kování, ale s velmi úzkým oknem řízení procesu.

 

3. Dynamické změkčení

Dynamická obnova: Většinou se vyskytuje při středně-nízkých teplotách a vysokých rychlostech deformace. Dislokace se přeskupují skluzem a stoupáním, s omezeným změkčujícím účinkem a zbytkovým zpevněním.

 

Dynamická rekrystalizace: Většinou se vyskytuje při vysokých teplotách a nízkých rychlostech deformace. Nová zrna nukleují a rostou, zcela eliminují tvrdnutí a zjemňují mikrostrukturu. Například, když je Gr5 deformován při 920–950 stupních a 0,01s⁻¹, postačuje dynamická rekrystalizace a zrna mohou být zjemněna na 5–10 μm.

 

Superplastické změkčení: Ve specifických teplotních rozsazích a extrémně nízkých rychlostech deformace dominuje deformaci klouzání po hranicích zrn, s prodloužením přesahujícím 1000 %, vhodné pro tváření složitých přesných součástí.

 

 

1. Komerčně čistý titan

Vlastnosti měknutí: Stabilní výkon pod 300 stupňů, rychlé snížení pevnosti nad 350 stupňů a odolnost proti deformaci při 600 stupních je pouze 1/5 oproti pokojové teplotě.

 

Procesní body: Teplota kování 800–900 stupňů, nutná ochrana proti vysokoteplotní-oxidaci; dobrá tvařitelnost, vhodné pro volné kování a konvenční uzavřené zápustkové kování.

 

2. + Typ

Vlastnosti měknutí: Nejpoužívanější, vysoká pevnost při 400–500 stupních, zřejmé měknutí nad 600 stupňů a teplota fázové transformace T asi 980–1020 stupňů.

 

Klíčové rozdíly:

Kování v oblasti +: Tvoří duplexní mikrostrukturu s vyváženou pevností-houževnatostí a optimálním únavovým výkonem.

Kování v oblasti: náchylné k hrubnutí zrna a výrazně snížená únavová životnost, používá se pouze pro velké-přířezy.

 

3. Blízko- zadejte Vysoká-teplota

Vlastnosti měknutí: Obsahuje prvky jako Sn, Zr, Si, se silnou odolností proti měknutí při 600–650 stupních a vynikajícími tečeními.

Procesní body: Teplota kování 950–1000 stupňů, podíl kontrolní fáze pod 30 % pro zajištění vysoké-teplotní stability.

 

4. Napište

Vlastnosti měknutí: Vysoký obsah Mo a V, vysoká teplota fázové transformace, nízká odolnost proti vysoko{0}}teplotní deformaci a dobrá prokalitelnost.

 

Procesní body: Přijměte oblast kování, nízkou rychlost deformace pro podporu dynamické rekrystalizace a zabraňte nerovnoměrnému srážení fáze.

 

 

1. Teplota kování

Teplotní rozsah: Konvenční kování v oblasti +; přesné/izotermické kování v oblasti blízké -fáze-transformace; kování pouze pro velké polotovarové ozubení, po kterém následuje + krajové konečné kování.

 

Požadavky na regulaci teploty: Zahřívání ve vakuové/atmosférické peci, regulace teploty ±5 stupňů, výdrž 1–2 hodiny; kolísání teploty zápustky a sochoru u izotermického kování ±5 stupňů, teplotní spád u konvenčního kování nepřesahuje 50 stupňů; konečná teplota kování Vyšší nebo rovna 850 stupňům, aby se zabránilo praskání.

 

2. Rychlost deformace

Nízká rychlost: Pro izotermické/superplastické kování, stejnoměrná mikrostruktura, vhodná pro přesné díly v leteckém průmyslu.

Střední rychlost: Pro konvenční uzavřené zápustkové kování, účinnost a kvalita vyvážení.

Vysoká rychlost: Pouze pro jednoduché díly, náchylné k přehřívání, hrubá zrna a praskání.

 

3. Stupeň a režim deformace

Míra deformace: Jediný průchod 40–60 %, celková deformace Větší nebo rovna 70 % pro zjemnění mikrostruktury.

Režim deformace: Izotermické kování s vysokou přesností; více{0}}směrové kování pro zlepšení izotropie; radiální kování vhodné pro dlouhé hřídelové díly.

 

4. Vysoká-teplotní ochrana

Vakuová/argonová ochrana, obsah kyslíku<10ppm;

Použijte ochranný povlak pro snížení tření a odolnost proti oxidaci;

Zkraťte{0}}dobu udržení vysoké teploty a pracujte nepřetržitě.

 

5. Zápustky a vybavení

Zápustky: Zápustky na bázi molybdenu/niklu-pro izotermické kování, předehřáté na více než 80 % teploty předvalku, opravy zápustek, když opotřebení přesáhne 0,2 mm.

Vybavení: Přijměte servohydraulický lis s infračerveným měřením teploty v uzavřené{0}}smyčce řízení teploty.

 

6. Digitální simulace

Použijte DEFORM, ABAQUS k simulaci polních proměnných a vývoje mikrostruktury, snížení zmetkovitosti o 20 % a zlepšení uniformity mikrostruktury o 30 %.

 

 

Ruihang je technologický a inovační podnik, který integruje výzkum a vývoj, výrobu a prodej do jednoho integrovaného systému. Pokud máte po ruce potřeby nákupu, neváhejte nás kontaktovat:Sam.Rui@bjrh-titanium.com.