Аналіз температури прокатки на мікроструктуру та властивості титанових поковок

Якістьтитанові поковки безпосередньо визначає надійність їх служби. Як основний параметр процесу в процесі гарячої обробки температура прокатки глибоко впливає на остаточні механічні властивості виробів, регулюючи поведінку фазового перетворення та мікроструктурну еволюцію всередині поковок.

 

 

Кристалічна структура титанових сплавів змінюється з температурою, з критичною точкою фазового перетворення (885~900 градусів для комерційно чистого титану та 980~1010 градусів для сплаву Gr5). Виходячи з цього, прокатка поділяється на три категорії: фазова зона, + фазова зона та критична зона, зі значними відмінностями в еволюції мікроструктури та властивостях.

 

β Phase Zone Rolling (>Точка фазового перетворення)

Заготівля складається з кубічної (BCC) фази з низьким опором деформації та хорошою пластичністю, що робить її придатною для обробки з великою{1}}деформацією. Злитки можуть зазнавати великої деформації на 70% ~ 80%, щоб розбити грубі зерна та утворити однорідну волокнисту структуру. Однак голчастий мартенсит схильний до утворення після охолодження, що призводить до дисбалансу між міцністю, пластичністю та в’язкістю, що вимагає подальшої оптимізації термічної обробки.

 

+ Переміщення фазової зони (< Phase Transformation Point)

Це інтервал прокатки стрижня для готових поковок, який здебільшого контролюється на 30~50 градусів нижче точки фазового перетворення (наприклад, 950~800 градусів для штампування Gr5). Матеріал складається з подвійної фази гексагональної щільноупакованої (HCP) фази та фази BCC. Деформація супроводжується фрагментацією зерна та фазовим подрібненням/сфероїдизацією, що дозволяє утворити ідеальну структуру рівновісної фази + пластинчастої -перетвореної фази, яка врівноважує міцність і пластичність.

 

Котіння критичної зони (біля точки фазового перетворення)

Структура є змішаною та нерівномірною, що призводить до схильності до--коливань властивостей кування. Не рекомендується без особливих вимог.

 

 

 

 

Згортання фазової зони

Після охолодження утворюється голчастий мартенсит, що забезпечує високу міцність, але низьку пластичність і в'язкість. Недостатня деформація має тенденцію зберігати початкові межі зерен і генерувати безперервну фазу меж зерен, що знижує в’язкість, спричиняє концентрацію напруги та впливає на безпеку експлуатації.

 

+ Згортання фазової зони

Це оптимальний вибір для балансу міцності та пластичності. Розумний контроль температури може покращити зерна та оптимізувати фазовий склад для покращення властивостей.

 

Однорідність властивостей

Поковки великого-розміру схильні до відмінностей у структурі/властивостях серцевини-поверхні через градієнти температури. Оптимізація температурних систем (наприклад, багато-прокатка) може покращити це.

 

 

-титанові сплави типу та- -типу

Для руйнування злитка потрібна відносно висока температура фазової зони (1180~900 градусів), щоб зменшити стійкість до деформації та підвищити продуктивність. Для забезпечення хороших мікроструктурних властивостей попереднє формування та штампування необхідно звести до зони + фази. Ці сплави дуже чутливі до температури прокатки; надмірно високі температури легко призводять до росту зерна, тоді як надмірно низькі температури підвищують стійкість до деформації та схильність до розтріскування.

 

+ -титанові сплави типу (наприклад, Gr5)

Як найбільш широко використовуваний тип, вони мають широкий діапазон температур прокатки, але готові поковки повинні строго контролюватися в зоні + фази. Взявши як приклад Gr5, температура руйнування злитка становить 1200~850 градусів (фазова зона), температура попереднього формування становить 1000~800 градусів (+ фазова зона поблизу точки фазового перетворення), а температура штампування становить 950~800 градусів (типова + фазова зона). Завдяки багатоступінчастому-контролю температури ефективність обробки та продуктивність продукту збалансовані.

 

Титанові сплави ближнього- -типу

Ці сплави мають низьку температуру фазового перетворення і можуть прокатуватися в широкому діапазоні температур, але слід уникати надмірно високих температур, які викликають надмірний ріст зерна. Зазвичай їх прокатують у зоні + фази, щоб отримати структуру, яка врівноважує міцність і міцність.

 

 

Точна локалізація температури фазового перетворення

Визначте точку / фазового перетворення конкретних сплавів за допомогою експериментів теплового розширення або металографічного аналізу, щоб розділити фазову зону та + фазову зону, уникаючи мікроструктурних дефектів, спричинених неправильною оцінкою інтервалів.

 

Виберіть потрібні інтервали

Надавайте перевагу прокатці з великою-деформацією в фазовій зоні для руйнування зливка, щоб покращити вихідну структуру, і надавайте перевагу зоні + фази для готових поковок, щоб збалансувати міцність і пластичність. Для поковок, що вимагають високої в'язкості, температура прокатки в зоні + фази може бути належним чином знижена для подрібнення зерен.

 

Оптимізуйте контроль градієнта температури

Використовуйте «низькотемпературну швидку прокатку» або «багатопрохідну прокатку» для великих-розмірів поковок, щоб зменшити різницю температур поверхні-серцевини та покращити однорідність властивостей.

 

Синергізує з подальшою термічною обробкою

Відпалюйте після прокатки фазової зони, щоб уточнити голчасту структуру, і виконайте старіння розчину після прокатки + фазової зони для подальшого підвищення міцності.