Analyse van de walstemperatuur op de microstructuur en eigenschappen van titaniumsmeedstukken

De kwaliteit vantitanium smeedstukken bepaalt rechtstreeks hun servicebetrouwbaarheid. Als kernprocesparameter in het hete bewerkingsproces heeft de walstemperatuur een diepgaande invloed op de uiteindelijke mechanische eigenschappen van producten door het fasetransformatiegedrag en de microstructurele evolutie in de smeedstukken te reguleren.

 

 

De kristalstructuur van titaniumlegeringen verandert met de temperatuur, met een kritisch punt voor fasetransformatie (885 ~ 900 graden voor commercieel zuiver titanium en 980 ~ 1010 graden voor Gr5-legering). Op basis hiervan wordt het rollen verdeeld in drie categorieën: fasezone, + fasezone en kritische zone, met aanzienlijke verschillen in microstructurele evolutie en eigenschappen.

 

β Phase Zone Rolling (>Fasetransformatiepunt)

De knuppel bestaat uit een lichaams-gecentreerde kubieke (BCC) fase, met een lage vervormingsweerstand en goede plasticiteit, waardoor deze geschikt is voor grote-vervormingsverwerking. Ingots kunnen 70% ~ 80% grote vervorming ondergaan om grove korrels te breken en een uniforme vezelstructuur te vormen. Na afkoeling is er echter de neiging om naaldvormig martensiet te vormen, wat leidt tot een onbalans tussen sterkte, plasticiteit en taaiheid, wat daaropvolgende optimalisatie van de warmtebehandeling vereist.

 

+ Fasezone-rollen (< Phase Transformation Point)

Dit is het kernwalsinterval voor voltooide smeedstukken, meestal gecontroleerd op 30 ~ 50 graden onder het fasetransformatiepunt (bijvoorbeeld 950 ~ 800 graden voor het smeden van Gr5-matrijzen). Het materiaal bestaat uit een dubbele fase: een hexagonale, dicht-closed (HCP) fase en een BCC-fase. Vervorming gaat gepaard met korrelfragmentatie en faseverfijning/sferoïdisatie, waardoor de vorming van een ideale structuur van gelijkassige fase + lamellaire -getransformeerde fase mogelijk wordt, die sterkte en plasticiteit in evenwicht brengt.

 

Rollen in kritieke zones (dichtbij fasetransformatiepunt)

De structuur is gemengd en ongelijk, waardoor de smeedeigenschappen -- kunnen fluctueren. Het wordt niet aanbevolen zonder speciale vereisten.

 

 

 

 

Fasezone-rollen

Na afkoeling vormt zich naaldvormig martensiet, wat resulteert in een hoge sterkte maar een lage plasticiteit en taaiheid. Onvoldoende vervorming heeft de neiging de oorspronkelijke korrelgrenzen te behouden en een continue korrelgrensfase te genereren, waardoor de taaiheid afneemt, spanningsconcentratie ontstaat en de serviceveiligheid wordt aangetast.

 

+ Fasezone-rollen

Dit is de optimale keuze voor het balanceren van sterkte en plasticiteit. Een redelijke temperatuurregeling kan korrels verfijnen en de fasesamenstelling optimaliseren om de eigenschappen te verbeteren.

 

Uniformiteit van eigendommen

Grote- smeedstukken zijn gevoelig voor verschillen in oppervlakte-kernstructuur/-eigenschappen als gevolg van temperatuurgradiënten. Het optimaliseren van temperatuursystemen (bijvoorbeeld multi-walsen) kan dit verbeteren.

 

 

-Type en bijna- -type titaniumlegeringen

Afbraak van blokken vereist een relatief hoge fasezonetemperatuur (1180 ~ 900 graden) om de vervormingsweerstand te verminderen en de productiviteit te verbeteren. Het voorvormen en het smeden van de matrijs moeten worden teruggebracht tot de +-fasezone om goede microstructurele eigenschappen te garanderen. Deze legeringen zijn zeer gevoelig voor de walstemperatuur; te hoge temperaturen leiden gemakkelijk tot korrelgroei, terwijl te lage temperaturen de vervormingsweerstand vergroten en vatbaar zijn voor scheuren.

 

+ -Type titaniumlegeringen (bijv. Gr5)

Als het meest gebruikte type hebben ze een breed walstemperatuurbereik, maar afgewerkte smeedstukken moeten strikt worden gecontroleerd in de +-fasezone. Als we Gr5 als voorbeeld nemen, is de doorslagtemperatuur van de staaf 1200 ~ 850 graden (fasezone), de voorvormtemperatuur is 1000 ~ 800 graden (+ fasezone nabij het fasetransformatiepunt) en de matrijssmeedtemperatuur is 950 ~ 800 graden (typisch + fasezone). Door de temperatuurregeling in meerdere- fasen zijn zowel de verwerkingsefficiëntie als de productprestaties in balans.

 

Bijna- -type titaniumlegeringen

Deze legeringen hebben een lage fasetransformatietemperatuur en kunnen over een breed temperatuurbereik worden gewalst, maar buitensporig hoge temperaturen die overmatige korrelgroei veroorzaken, moeten worden vermeden. Ze worden meestal in de +-fasezone gerold om een ​​structuur te verkrijgen die sterkte en taaiheid in evenwicht houdt.

 

 

Nauwkeurige lokalisatie van fasetransformatietemperatuur

Bepaal het /-fasetransformatiepunt van specifieke legeringen door middel van thermische uitzettingsexperimenten of metallografische analyse om de fasezone en +-fasezone te verdelen, waardoor microstructurele defecten worden vermeden die worden veroorzaakt door een verkeerde inschatting van intervallen.

 

Selecteer indien nodig Rolling-intervallen

Geef prioriteit aan grote-vervormingswalsen in de fasezone voor het afbreken van de blokken om de oorspronkelijke structuur te verbeteren, en geef prioriteit aan de + fasezone voor voltooide smeedstukken om sterkte en plasticiteit in evenwicht te brengen. Voor smeedstukken die een hoge taaiheid vereisen, kan de walstemperatuur in de +-fasezone op passende wijze worden verlaagd om de korrels te verfijnen.

 

Optimaliseer de temperatuurgradiëntcontrole

Gebruik 'snel walsen bij lage- temperatuur' of 'walsen met meerdere- gangen' voor grote- smeedstukken om het verschil in oppervlakte- kerntemperatuur te verminderen en de uniformiteit van de eigenschappen te verbeteren.

 

Synergiseer met daaropvolgende warmtebehandeling

Ontharden na walsen in de fasezone om de naaldvormige structuur te verfijnen, en voer oplossingsveroudering uit na walsen in de fasezone om de sterkte verder te verbeteren.