Ako tri procesy kovania ovplyvňujú mikroštruktúru a vlastnosti komerčne čistého titánu 5. triedy?

Komerčne čistá zliatina titánu triedy 5 sa vyznačuje vynikajúcou odolnosťou proti korózii, ťažnosťou a biokompatibilitou a je široko používaná v chemickom inžinierstve, zdravotníckych zariadeniach a námornom inžinierstve. Kovaním je možné regulovať jeho mikroštruktúru a zlepšovať mechanické vlastnosti, ako aj kvalitu tvárnenia. Teplota kovania a režim deformácie zmenia veľkosť zrna, fázovú štruktúru a vnútorné defekty, ktoré priamo ovplyvňujú pevnosť, ťažnosť a húževnatosť hotových výkovkov.

5. ročníkkomerčne čistý titán je jednofázová{0}}titánová zliatina s teplotou beta transus. Na základe tejto charakteristiky sú procesy kovania rozdelené do troch kategórií:

1. Beta-regionálne kovanie

Teplota kovania presahuje teplotu beta transus. Predvalok prechádza plnou beta-fázovou deformáciou a transformuje sa počas chladenia. Tento proces má nízky deformačný odpor a priaznivú tvárnosť, vhodný pre veľké deformácie a výkovky veľkých-rozmerov.

2. Alfa+beta dvoj-fázové kovanie oblasti

Teplota je medzi teplotou rekryštalizácie a teplotou beta transus a kovanie sa uskutočňuje pri koexistencii dvoch fáz. Vyvažuje tvarovateľnosť a materiálový výkon a je najbežnejšie používaným procesom v priemyselnej výrobe.

3. Izotermické kovanie

Proces presného obrábania. Predvalok aj matrice sa udržiavajú pri konštantnej teplote v rámci dvojfázovej oblasti, čím sa dosiahne pomalá a rovnomerná deformácia. Umožňuje presnú kontrolu zrna a vysokú presnosť obrábania, no prináša vyššie náklady.

Mikroštruktúra zásadne určuje vlastnosti titánovej zliatiny triedy 5 a metalografické štruktúry získané z troch procesov kovania sa výrazne líšia:

1. Beta-regionálne kovanie

Zrná beta fázy hrubnú pri vysokej teplote. Po ochladení sa vytvorí hrubá lamelárna Widmanstättenova štruktúra so slabou rovnomernosťou a nedostatočnou rekryštalizáciou. V materiáli existujú aj defekty na hraniciach zŕn a zvyškové napätie.

2. Alfa+beta dvoj-fázové kovanie oblasti

Hrubé zrná sú úplne rozbité a rafinované na rovnoosé zrná strednej veľkosti. Materiál dosahuje dostatočnú rekryštalizáciu, rovnomernú fázovú distribúciu a málo vnútorných defektov, čím poskytuje najlepší celkový komplexný výkon.

3. Izotermické kovanie

Dostatočná a rovnomerná fragmentácia zŕn a rekryštalizácia sú realizované pri konštantnej teplote a pomalej deformácii. Ultra-jemné rovnoosé zrná sa získavajú bez zmiešaných zŕn. Materiál má nízke zvyškové napätie a najhustejšiu mikroštruktúru.

V dôsledku rozdielov v metalografických štruktúrach výkovky vyrobené týmito tromi procesmi vykazujú výrazné medzery v mechanickom výkone:

1. Beta-regionálne kovanie

Hrubá štruktúra Widmanstätten má za následok strednú pevnosť, ale nedostatočnú ťažnosť a húževnatosť. Materiál je náchylný na koncentráciu napätia, so slabou odolnosťou proti nárazu a únave a zjavnou krehkosťou, čo je najnižšia hodnota v celkovom výkone.

2. Alfa+beta dvoj-fázové kovanie oblasti

Rovnoosé zrná dosahujú vyváženú kombináciu pevnosti, ťažnosti a húževnatosti spolu s dobrou rozmerovou stabilitou. Funguje dobre v odolnosti proti nárazu a únave a vyhovuje väčšine bežných prevádzkových scenárov so stabilnými a dobre{1}}vyváženými celkovými vlastnosťami.

3. Izotermické kovanie

Ultra-jemné zrná posilňujú zjemnenie zŕn. Materiál dosahuje vysokú pevnosť a zároveň vysokú ťažnosť, s najvyššou-húževnatosťou, odolnosťou proti únave a rozmerovou stálosťou. Jeho nízke zvyškové napätie tiež zabraňuje deformácii počas následného obrábania, čo z neho robí najlepšiu voľbu pre vysoko-presné a vysoko{5}}spoľahlivé diely s vynikajúcimi celkovými mechanickými vlastnosťami.

Vzhľadom na tvárnosť, mikroštruktúru, mechanické vlastnosti a výrobné náklady sú použiteľné scenáre troch procesov kovania rozlíšené takto:

1. Beta-regionálne kovanie

Vyznačuje sa jednoduchým spracovaním a nízkymi nákladmi a je schopný vyrábať veľké komponenty. Avšak jeho horšia mikroštruktúra a mechanické vlastnosti obmedzujú jeho použitie na bežné nosné- komponenty s nízkou presnosťou a nízkymi požiadavkami na húževnatosť.

2. Alfa+beta dvoj-fázové kovanie oblasti

Môže sa pochváliť optimálnym pomerom ceny{0}}výkonu s vyváženými vlastnosťami a miernou náročnosťou spracovania. Ako hlavný proces pre

Titánové výkovky triedy 5 sa široko používajú na chemické armatúry a všeobecné mechanické časti.

3. Izotermické kovanie

Poskytuje prvotriednu mikroštruktúru a mechanické vlastnosti, ale vyžaduje si vysoké investície do vybavenia a dlhý čas výroby, čo vedie k vyšším nákladom. Používa sa hlavne pre špičkové-súčiastky s prísnymi požiadavkami, ako sú medicínske súčiastky, súčiastky pre presné námorné inžinierstvo a-kvalitné mechanické súčiastky.

Procesy kovania môžu účinne regulovať štruktúru zŕn a mechanické vlastnosti zliatiny titánu triedy 5. Beta-oblastné kovanie ponúka ľahkú tvarovateľnosť, ale nízke vlastnosti materiálu pre bežné konštrukčné diely. Dvojfázové{4}}kovanie v oblasti ponúka priaznivú cenu pre väčšinu priemyselných aplikácií. Izotermickým kovaním sa dosahuje optimálna mikroštruktúra a vlastnosti pre špičkové-presné komponenty. V skutočnej výrobe môžu výrobcovia zvoliť vhodné procesy podľa prevádzkových podmienok, výkonnostných požiadaviek a nákladových rozpočtov, aby vyvážili kvalitu výkovku a ekonomické výhody.

 

 

 

Ruihang, ako priamy výrobca titánových produktov, dodáva suroviny optimálnej kvality pre vašu výrobu presných komponentov. Ak máte nejaké nákupné potreby, neváhajte nás kontaktovať prostredníctvom e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com