Intervalele de temperatură de forjare pentru aliajele de titan TA7, TA13, TC4, TC6 și TC11

De ce fereastra de forjare este mai îngustă pentru titan decât pentru oțel

Titanul are o fază alfa hexagonală apropiată-la temperatura camerei și o fază beta cubică-centrată pe corp deasupra unui transus beta dependent de compoziție-. Aproape fiecare proprietate care contează într-o piesă forjată - raportul alfa/beta, dimensiunea granulației, textura cristalografică și echilibrul dintre rezistență și toleranța la deteriorare - este fixată de modul în care este prelucrat metalul în raport cu acel transus. De asemenea, titanul conduce slab căldura, deformarea-se întărește rapid și începe să absoarbă oxigenul peste aproximativ 600 de grade, astfel încât fereastra utilizabilă este mult mai îngustă decât pentru oțelul carbon sau aliat. Încălziți o țagle prea mult deasupra transusului și creșterea boabelor beta devine ireversibilă; terminați o trecere prea rece și urmează fisurarea suprafeței, benzile de forfecare adiabatică sau supraîncărcarea matriței.

Această referință oferă intervalele practice de temperatură de forjare pentru gradele cele mai des specificate în GB/T 3620.1 - TA7, TA13, TC4, TC6 și TC11 - împreună cu valorile beta transus din spatele acestora și regulile de proces care mențin specificațiile de forjare.

Beta Transus și familia de fază după grad

Transusul beta este linia de referință pentru fiecare program de forjare. Stabilizatorii alfa puternici, cum ar fi aluminiul, oxigenul și azotul îl ridică; stabilizatorii beta, cum ar fi molibdenul, vanadiul, cromul, fierul și siliciul îl scad.

Notă despre TA7: valorile tabelate de 930-970 de grade pentru acest grad descriu în mod normal o bandă de lucru alfa+beta practică, nu transusul în sine. Ti-5Al-2.5Sn este puternic alfa-stabilizat, transusul său se află aproape de 1040 de grade și, prin urmare, defalcarea lingoului trebuie să înceapă cu mult peste această linie. Utilizarea 930-970 de grade ca transus duce la boabe beta supradimensionate și la o structură Widmanstatten grosieră.

Intervalele de temperatură de forjare în practică

Pentru clasele alfa+beta, trecerea de finisare se termină în mod convențional 30 - 50 grad sub transus. Aceasta este ceea ce produce structura fină echiaxială sau bimodală care conferă TC4, TC6 și TC11 combinația lor de rezistență la tracțiune, durata de viață la oboseală și duritatea la rupere. TA13, fiind un aliaj de calitate alfa-scăzută, este lucrat într-o bandă inferioară, deoarece transusul său este în mod corespunzător scăzut.

Gradul de deformare, practica de încălzire și transfer

Respectați deformația admisă pe trecere. Pentru TA7 intervalul acceptat este de 30 - 50 %; depășirea acesteia într-o singură cursă produce fisuri interioare de forfecare care sunt invizibile pe suprafața finită.

Se încălzește încet prin câmpul alfa+beta. Un gradient termic abrupt între suprafață și miez provoacă fisurarea stresului termic în timpul defalcării lingourilor mari.

Limitați timpul cuptorului. Ținerile lungi peste 600 de grade formează o carcasă alfa-bogătă în oxigen care trebuie îndepărtată ulterior prin prelucrare; timpul de reținere excesiv, de asemenea, grosieră boabele beta deasupra transusului.

Păstrați timpul de transfer scurt. Deoarece titanul pierde căldură lent, dar temperatura suprafeței scade rapid împotriva matrițelor reci, fereastra de contact a matriței este scurtă; practica magazinului este de a muta țaglele mici din cuptor la presare în câteva secunde disponibile și de a pre-încălzi matrițele.

Utilizați acoperiri și lubrifianți anti-antioxidare pe bază de sticlă-pe țagle destinate forjarii prin presare și îndepărtați-le înainte de tratarea termică sau sudare.

Nu termina niciodată sub aproximativ 700 de grade. Sub acest nivel, tensiunea de curgere crește brusc și riscul de rupere a suprafeței devine inacceptabil pentru toate cele cinci clase.

Tratare termică după forjare în conformitate cu specificațiile de forjare aplicabile; Piesele forjate din aliaj de titan sunt, în general, furnizate conform ASTM B381 sau standardul național echivalent, cu gradul și starea aliajului menționate pe certificat.

Concepții greșite comune

„Mai fierbinte este întotdeauna mai ușor”.Deasupra transusului, titanul curge mai ușor, dar creșterea granulelor beta nu este inversată prin prelucrarea ulterioară, iar piesa finită poate eșua cerințele de duritate.

„Forjarea beta oferă întotdeauna proprietăți mai bune.”Lucrarea beta se potrivește unor piese-groase și tolerante-la deteriorări, dar este un proces deliberat cu răcire controlată, nu o scurtătură pentru matrițe greu-de-umplute.

„O fereastră se potrivește tuturor claselor”.TC4, TC6 și TC11 arată similar pe hârtie, dar valorile lor transus, conținutul de aluminiu și adaosurile de siliciu schimbă benzile practice.

„Setarea cuptorului este egală cu temperatura din țagle”.Conductivitate slabă înseamnă că miezul poate întârzia suprafața cu zeci de grade; programul ar trebui să fie scris în jurul temperaturii măsurate din țagle.

„Carcasa Alpha poate fi falsificată”.Stratul întărit, îmbogățit cu oxigen-trebuie îndepărtat mecanic; forjând-o în suprafață îngroapă un strat fragil în piesa finită.

FAQ

Î: Care este temperatura de forjare a aliajului de titan TC4?
TC4 (Ti-6Al-4V) este în mod normal defalcat de la 1200 la 850 de grade, preformat între 1000 și 800 de grade și finisaj forjat între 980 și 800 de grade, ultima trecere terminând sub 980 - 1010 gradul beta transus.

Î: De ce este atât de important transusul beta?
Separă câmpul alfa+beta de câmpul beta, astfel încât definește dacă o trecere rafinează sau îngroșează structura. Temperatura de forjare, temperatura de finisare și viteza de răcire sunt toate scrise în raport cu acesta.

Î: Este Ti-5Al-2.5Sn forjat deasupra transusului său?
Doar pentru defectarea lingoului. Trecerile de producție pentru TA7 sunt finalizate în câmpul alfa+beta, astfel încât faza alfa să rămână constituentul dominant în forjarea finită.

Î: Câtă deformare este permisă într-o singură trecere?
Pentru TA7 cifra acceptată este de 30 - 50 %. Pentru clasele alfa+beta, reducerea permisă depinde de designul matriței, capacitatea presei și secțiunea țaglelor și este stabilită în traseul procesului, mai degrabă decât de un singur număr universal.

Î: Ce se întâmplă dacă o forjare este terminată sub 700 de grade?
Tensiunea de curgere crește abrupt și materialul își pierde ductilitatea. Ruperea suprafeței și fisurarea interioară devin probabile, iar defectul nu poate fi reparat printr-un tratament termic ulterior.

Î: Același program se aplică la bar și la piesele forjate mari?
Nu. Secțiunile mari necesită o încălzire mai lentă, rețineri de egalizare mai lungi și reduceri mai mici per-pasare, deoarece diferența de temperatură dintre suprafață și miez este mult mai mare.