Pět metod chlazení a procesních charakteristik pro kování titanové slitiny

Titanové slitinyjsou citlivé na fázové přeměny. Mírné rozdíly v rychlosti ochlazování po kování mohou změnit morfologii, velikost a distribuci a fáze, což má za následek gradienty vlastností v pevnosti, houževnatosti, tažnosti a únavovém výkonu výkovků. V průmyslovém kování se běžně používá pět způsobů chlazení: chlazení v peci, chlazení vzduchem, chlazení nuceným vzduchem, kalení olejem a kalení vodou, s progresivně se zvyšujícími rychlostmi chlazení, aby byly splněny výkonnostní požadavky různých druhů a komponentů z titanových slitin.

 

 

 

1. Parametry procesu

Pomalé chlazení v uzavřené peci po konečném kování, s rychlostí chlazení nižší než 1 stupeň/s. Chlazení probíhá plynule bez tepelného šoku.

 

2.Mikrostruktura

Probíhá dostatečná fázová transformace, čímž vzniká hrubá rovnoosá primární fáze plus spojitá lamelární matrice. Zrna jsou jednotná; nevytváří se martenzit. Mikrostruktura je stabilní bez deformací nebo vnitřního pnutí.

 

3. Proces a výkon

Optimální tažnost-houževnatost a odolnost proti únavě; vysoká rozměrová přesnost s téměř nulovým zbytkovým napětím, nízkým rizikem deformace a prasklin. Vyznačuje se však dlouhými chladicími cykly, nízkou účinností a vysokou spotřebou energie a je nevhodný pro hromadnou výrobu.

 

4.Aplikace

Výkovky z čistého titanu a slitin téměř titanu; statické komponenty leteckých motorů, vysoce přesné lékařské díly, korozivzdorné tlakové díly a další komponenty vyžadující dobrou tažnost-houževnatost a rozměrovou stálost se středními požadavky na pevnost.

 

 

1. Parametry procesu

Běžný proces kování. Teplo se přirozeně rozptyluje při okolní teplotě s rychlostí ochlazování 1–10 stupňů/s. Není potřeba žádné další vybavení a obsluha je jednoduchá.

 

2.Mikrostruktura

Žádné hrubnutí nebo deformace zrna. Jednotná lamelární + dvoufázová mikrostruktura je získána s rafinovanými primárními zrny a dobře spojenými fázovými rozhraními.

 

3. Proces a výkon

Vyvážená pevnost-houževnatost. Pevnost a tvrdost jsou vyšší než při chlazení pece při zachování příznivé tažnosti a houževnatosti. Má nízké zbytkové pnutí, nízkou míru zmetkovitosti, nulovou dodatečnou spotřebu energie a širokou všestrannost, přesto nemůže uspokojit požadavky na ultra vysokou pevnost.

 

4.Aplikace

Většina dvoufázových slitin titanu, jako je Grade 5; sériově vyráběné komponenty s vyváženým komplexním výkonem, včetně leteckých konstrukčních dílů, lehkých automobilových komponentů a obecně mechanických výkovků.

 

 

1. Parametry procesu

Rozšířená varianta vzduchového chlazení. Ventilátory zajišťují nucený odvod tepla konvekcí. Rychlost ochlazování se pohybuje od 10–30 stupňů/s a lze ji flexibilně nastavit podle velikosti obrobku a jakosti materiálu.

 

2.Mikrostruktura

Zrychlené ochlazování inhibuje růst zrn, což vede ke vzniku jemných jehličkovitých a krátkých tyčinkových sekundárních fází. Celková zrna jsou jemnější a mikrostruktura je hustá a homogenní.

 

3. Proces a výkon

Pevnost, tvrdost, odolnost proti opotřebení a únavový výkon předčí přirozené chlazení vzduchem. Tažnost-houževnatost mírně klesá, ale zůstává provozuschopná. Představuje nízké riziko deformace a praskání, vysokou efektivitu výroby a nízkou spotřebu energie a slouží jako meziproces mezi chlazením vzduchem a kalením.

 

4.Aplikace

Různé + výkovky ze slitiny titanu; součásti vyžadující vyšší nosnost a zároveň se vyhýbající deformacím způsobeným kalením, jako jsou pomocné části křídel letadla, špičkové součásti převodovky a titanové příruby větrné energie.

 

 

1. Parametry procesu

Středně-vysokorychlostní kalení. Horké výkovky jsou ponořeny do kalícího oleje pro odvod tepla a dosahují rychlosti ochlazování 30-80 stupňů/s s řiditelnými gradienty chlazení, mírnější než kalení vodou.

 

2.Mikrostruktura

Rychlé podchlazení vytváří jemný jehličkovitý ′-martenzit, metastabilní fázi a jemnou primární fázi, tvořící kompozitní zesílenou mikrostrukturu s jemnými zrny a vysokou hustotou dislokací.

 

3. Proces a výkon

Výrazně zlepšená pevnost, tvrdost a odolnost proti opotřebení, stejně jako zvýšená nosnost a odolnost proti deformaci. Rizika praskání a deformace jsou nižší než při kalení vodou. Mezi nevýhody patří výrazně snížená tažnost-houževnatost a zbytkové napětí; Nízkoteplotní temperování je nutné pro uvolnění napětí, což vede k vyšším výrobním nákladům.

 

4.Aplikace

výkovky z vysoce pevných + a téměř titanových slitin; vojenské konstrukční díly a vysokopevnostní nosné a otěruvzdorné kování. Vhodné pro díly upřednostňující vysokou tvrdost a pevnost na úkor částečné tažnosti-houževnatosti; nelze použít pro tenkostěnné nebo speciálně tvarované přesné součásti.

 

 

1. Parametry procesu

Nejrychlejší proces chlazení. Horké výkovky jsou ponořeny do čisté vody pro drastické ochlazení rychlostí nad 100 stupňů/s, což vytváří extrémní teplotní gradienty a rychlosti fázové transformace.

 

2.Mikrostruktura

Velké podchlazení spouští nerovnovážnou fázovou transformaci, generuje hojný jemný jehličkovitý ′-martenzit a metastabilní fázi. Zrna jsou extrémně jemná s nejvyšší hustotou dislokací, což vytváří základ pro stárnutí.

 

3. Proces a výkon

Poskytuje nejsilnější zpevňující účinek z pěti procesů s optimální tvrdostí, pevností v tahu a odolností proti opotřebení. Nicméně drastické ochlazení vyvolává obrovské napětí, tažnost-houževnatost prudce klesá a s vysokou mírou vyřazení pravděpodobně dojde k deformaci a mikrotrhlinám. Následné stárnutí a žíhání k odstranění pnutí jsou povinné, což má za následek složité pracovní postupy a vysoké náklady.

 

4.Aplikace

Omezeno na silnostěnné, velkoprůřezové, jednoduše strukturované vysokopevnostní titanové slitiny a komponenty z titanových slitin určené ke zpevnění stárnutím. Většinou se používá pro těžké vysokopevnostní vojenské a letecké díly. Přísně zakázáno pro tenkostěnné, speciálně tvarované, vysoce přesné nebo na vysokou houževnatost náročné součásti.

 

Ruihang Group je výrobcem výrobků z titanové slitiny, dodává titanové tyče, desky, výkovky, dráty, trubky atd. Pro dotazy a nabídky nás prosím kontaktujte naSam.Rui@bjrh-titanium.com