Wat zijn de kenmerken van het koudwerkproces voor staven en draden van titaniumlegering?

 

De kristalstructurele eigenschappen van titaniumlegeringen resulteren in veel hogere moeilijkheidsgraad bij koudvervormen vergeleken met gewone koolstofstaalsoorten en koperlegeringen. Voor -type en + -type titaniumlegeringen (klasse 1,Graad 5), is het aantal bedienbare slipsystemen bij kamertemperatuur beperkt; vervorming genereert gemakkelijk tweelingen en leidt tot een hoge mate van verharding. Hoewel titaniumlegeringen van het type relatief superieure koudvervormbaarheid bezitten, treden dislocatieverwarring en textuurversterking nog steeds op bij grote vervorming. Een onjuiste selectie van koudbewerkingsparameters kan gemakkelijk draadbreuk, krassen op het oppervlak, door restspanning veroorzaakte scheuren, overmatige anisotropie van mechanische eigenschappen en andere defecten veroorzaken.

 

 

1. Procesprincipes

Koudtrekken: De plano wordt onder externe kracht door een matrijs getrokken om diameterreductie en verlenging te realiseren.

Koud roterend smeden: Hoogfrequent radiaal hameren met hamers, geschikt voor nauwkeurige diameterreductie van grote staven.

Koudwalsen: Vormen via compressie van rollen, meestal toegepast op speciaal gevormde onderdelen en kleine tot middelgrote draden.

 

2. Materiaaleigenschappen

Uitgesproken werkverharding. De oppervlaktereductie bij één doorgang varieert van 10% tot 20%. Overmatige vervorming veroorzaakt materiaalbreuk en het plakken van de matrijs.. + Titaniumlegeringen vertonen een sterkere verharding, terwijl titaniumlegeringen een betere koude plasticiteit opleveren.

 

Titanium heeft een hoge oppervlakteactiviteit en is gevoelig voor koudlassen en vastplakken. Speciale vaste smeermiddelen en voorbehandeling van het blanco materiaal zijn vereist; op staal gerichte smeersystemen kunnen niet rechtstreeks worden toegepast.

Koude vervorming produceert draadtextuur en veroorzaakt anisotrope mechanische eigenschappen. Uitgloeien kan de textuur alleen maar verzwakken in plaats van deze volledig te elimineren.

 

Niet-uniforme vervorming laat een resterende trekspanning achter, waardoor de corrosieweerstand en vermoeiingsprestaties worden aangetast. Bij verwerking in meerdere doorgangen moet tussentijds ontlaten van spanning worden toegepast.

 

 

1. Granen

Originele gelijkassige korrels zijn langwerpig om vezelige microstructuren te vormen. Bij grote vervorming fragmenteren langwerpige korrels en genereren vervormingssubkorrels. Naast slip ontwikkelt de hexagonale close-packed (HCP) -fase vervormingstweelingen, die korrels segmenteren en dislocatiebeweging belemmeren.

 

2. Dislocaties

Koude vervorming verhoogt de dislocatiedichtheid en produceert dislocatieklitten, dislocatiecellen en subkorrels, die het kernmechanisme vormen van koudwerkende versterking.

 

3. Fasen

Vervorming van -titaniumlegeringen wordt gerealiseerd door slip en twinning van -fase. Koude vervorming van metastabiele titaniumlegeringen kan een martensitische transformatie veroorzaken, die de sterkte en elasticiteit beïnvloedt. Stabiele titaniumlegeringen vervormen voornamelijk door dislocatie-slip van de fase en ondergaan nauwelijks fasetransformatie.

 

 

1. Totale koude vervorming

Verhoogde koude vervorming verhoogt de sterkte en hardheid en vermindert toch de plasticiteit van titaniumlegeringen.

Lage koude vervorming: zwakke werkverharding, lichte toename van de sterkte, gunstige plasticiteit, lage restspanning en milde textuur. Geschikt voor bevestigingsdraden met hoge plasticiteit.

 

Matige koude vervorming: verhoogde sterkte en verminderde rek; vezelachtige microstructuur en duidelijke textuur worden gevormd. Dit is de gebruikelijke procesroute voor titaniumdraden met hoge sterkte.

 

Grote koude vervorming: De enorme vermenigvuldiging van dislocaties leidt tot aanzienlijke verbetering van de sterkte, vergezeld van verslechterde plasticiteit en verhoogde brosheid, evenals prominente restspanning en textuur. Het wordt alleen toegepast voor een klein aantal componenten met hoge sterkte en hoge elasticiteit, en eindproducten vereisen voldoende spanningsvrij gloeien.

 

2. Toewijzing doorstaan ​​en tussentijds gloeien

Gegeven een vaste totale vervorming, hebben trek- of walsgangen invloed op de productopbrengst en de uniformiteit van de eigenschappen. Grote vervormingen in één doorgang veroorzaken gemakkelijk spanningsconcentratie en oppervlaktescheuren. Multi-pass vervorming met kleine spanning gecombineerd met tussentijds uitgloeien verlicht de werkharding, vergemakkelijkt het vormen en levert meer uniforme materiaaleigenschappen op.

Herstelgloeien: elimineert restspanning en herstelt gedeeltelijk de plasticiteit met weinig sterktevermindering, voornamelijk gebruikt voor spanningsverlichting van eindproducten.

Herkristallisatie-gloeien: verzacht materialen volledig voor daaropvolgend koudtrekken. Overmatig hoge temperaturen of een langere verblijftijd veroorzaken korrelvergroving, waardoor de sterkte en vermoeidheidsprestaties afnemen. Het gloeien van titaniumlegeringen moet worden uitgevoerd onder vacuüm of inerte atmosfeer om waterstof- en zuurstofabsorptie te voorkomen, waardoor waterstofbrosheid en verslechtering van de taaiheid worden vermeden.

 

3. Oppervlaktekwaliteit en serviceprestaties

Krassen, putjes en microscheurtjes veroorzaakt door koudvervormen hebben de neiging vermoeidheidsbreuken en spanningscorrosie te initiëren. De vermoeiingsprestaties van titanium staven en draden zijn zeer gevoelig voor oppervlaktedefecten. Geoptimaliseerde smering en matrijsconditiecontrole verbeteren de toestand van het oppervlak en verlengen de levensduur tegen vermoeiing. Zelfs kleine oppervlaktedefecten kunnen de vermoeiingssterkte aanzienlijk verminderen.

 

 

Defect	Belangrijkste oorzaken	Controle tegenmaatregelen
Draadbreuk tijdens het trekken	Overmatige vervorming in één doorgang, geaccumuleerde verharding, oppervlaktedefecten van plano's, falen van de smering, waterstofbrosheid	Reduceer single-pass-reductie; verhoog tussentijds gloeien; polijst plano's om oppervlaktedefecten te verwijderen; controleer strikt het waterstofgehalte
Oppervlakkrassen en afbladderen	Koudlassen en matrijzen plakken tussen titanium en matrijzen	Optimaliseer de blanco oppervlaktecoating; adopteer matrijzen van gecementeerd carbide; controle van de kegelhoek en oppervlakteafwerking
Door restspanning veroorzaakte scheuren	Overmatige resttrekspanning na vervorming in meerdere doorgangen	Implementeer tussentijds ontlaten van spanning; controle van de koelsnelheid
Overmatige eigendomsanisotropie	Intense vervormingstextuur	Beheers redelijkerwijs de totale vervorming; het gloeiregime optimaliseren; pas indien nodig de oorspronkelijke blanco-textuur aan

 

Referenties

[1] Zhou Zongyi. Ontwikkelingsstatus en versterkingsmethoden van titaniumlegeringen met hoge sterkte [J]. Tijdschrift van de Technische Universiteit van Peking, 2022.

[2] Zon Xiaoping. Microstructuur- en textuurevolutiemechanisme van titaniumlegeringen onder synergetische regulatie van rollen-tekenen-gloeien-koelen [J]. Zeldzame metalen materialen en techniek, 2025.

[3] Dong Jie. Effecten van productieprocessen van TC4-titaniumlegeringen met hoge plasticiteit op de microstructuur en eigenschappen [J]. Metaalwereld, 2021.

 

 

Ruihang levert als directe fabrikant van titaniumproducten grondstoffen van optimale kwaliteit voor de productie van uw precisiecomponenten. Als u inkoopbehoeften heeft over staven/platen van titaniumlegering, neem dan gerust contact met ons op via e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com