What Are The Characteristics Of Cold-Working Process For Titanium Alloy Bars And Wires?

 

Kryštálovo-štrukturálne charakteristiky zliatin titánu majú za následok oveľa vyššie ťažkosti pri spracovaní za studena v porovnaní s bežnými uhlíkovými oceľami a zliatinami medi. Pre zliatiny titánu typu a + -typu (1. stupeň,5. ročník), počet prevádzkyschopných sklzových systémov pri izbovej teplote je obmedzený; deformácia ľahko vytvára dvojčatá a vedie k vysokej rýchlosti spevnenia. Hoci zliatiny titánu typu majú relatívne lepšiu tvárnosť za studena, pri veľkej deformácii stále dochádza k dislokačnému zamotávaniu a spevneniu textúry. Nesprávny výber parametrov spracovania za studena môže ľahko spôsobiť zlomenie drôtu, poškriabanie povrchu, praskanie spôsobené zvyškovým napätím, nadmernú anizotropiu mechanických vlastností a iné defekty.

 

 

1. Princípy procesu

Ťahanie za studena: Polotovar sa ťahá cez matricu pod vonkajšou silou, aby sa realizovalo zmenšenie priemeru a predĺženie.

Rotačné kovanie za studena: Vysokofrekvenčné radiálne kladivo, vhodné na presné zmenšovanie priemeru tyčí veľkých rozmerov.

Valcovanie za studena: Tvarovanie lisovaním zvitkov, väčšinou sa používa na špeciálne tvarované diely a malé až stredne veľké drôty.

 

2. Vlastnosti materiálu

Výrazné pracovné otužovanie. Zmenšenie plochy pri jednom prechode sa pohybuje od 10 % do 20 %. Nadmerná deformácia spôsobuje lámanie materiálu a lepenie matricou. + zliatiny titánu vykazujú silnejšie vytvrdzovanie, zatiaľ čo zliatiny titánu poskytujú lepšiu plasticitu za studena.

 

Titán má vysokú povrchovú aktivitu a je náchylný na zváranie za studena a lepenie v matrici. Vyžadujú sa špeciálne tuhé mazivá a predbežná úprava polotovaru; schémy mazania orientovaného na oceľ nemožno priamo prijať.

Deformácia za studena vytvára textúru drôtu a prináša anizotropné mechanické vlastnosti. Žíhanie môže textúru iba oslabiť, než ju úplne odstrániť.

 

Nerovnomerná deformácia zanecháva zvyškové ťahové napätie, čím sa zhoršuje odolnosť proti korózii a únavový výkon. Pre viacprechodové spracovanie sa použije stredné žíhanie na uvoľnenie napätia.

 

 

1. Zrná

Pôvodné rovnoosé zrná sa predlžujú a vytvárajú vláknité mikroštruktúry. Pri veľkej deformácii sa predĺžené zrná fragmentujú a vytvárajú deformačné podzrná. Okrem sklzu, hexagonálna uzavretá (HCP) fáza vytvára deformačné dvojčatá, ktoré segmentujú zrná a bránia pohybu dislokácie.

 

2. Dislokácie

Deformácia za studena zvyšuje hustotu dislokácií a vytvára spleť dislokácií, dislokačné bunky a subzrnká, ktoré tvoria základný mechanizmus spevnenia pri práci za studena.

 

3. Fázy

Deformácia -zliatin titánu sa realizuje sklzom a zdvojením -fázy. Deformácia metastabilných zliatin titánu za studena môže spustiť → '' martenzitickú transformáciu, ktorá ovplyvňuje pevnosť a elasticitu. Stabilné zliatiny titánu sa deformujú najmä dislokačným sklzom fázy a takmer neprechádzajú fázovou transformáciou.

 

 

1. Celková deformácia za studena

Zvýšená deformácia za studena zvyšuje pevnosť a tvrdosť a zároveň znižuje plasticitu zliatin titánu.

Nízka deformácia za studena: Slabé mechanické vytvrdzovanie, mierny prírastok pevnosti, priaznivá plasticita, nízke zvyškové napätie a mierna textúra. Vhodné pre upevňovacie drôty s vysokou plasticitou.

 

Stredná deformácia za studena: Zvýšená pevnosť a znížené predĺženie; vytvára sa vláknitá mikroštruktúra a zjavná textúra. Toto je bežná procesná cesta pre vysokopevnostné titánové drôty.

 

Veľká deformácia za studena: Masívne znásobenie dislokácií vedie k podstatnému zlepšeniu pevnosti, sprevádzanému zhoršenou plasticitou a zvýšenou krehkosťou, ako aj výrazným zvyškovým napätím a textúrou. Používa sa len pre malý počet komponentov s vysokou pevnosťou a elasticitou a hotové výrobky vyžadujú dostatočné žíhanie na uvoľnenie napätia.

 

2. Absolvujte prideľovanie a prechodné žíhanie

Daná pevná celková deformácia, ťahanie alebo valcovanie ovplyvňujú výťažnosť produktu a rovnomernosť vlastností. Veľká jednoprechodová deformácia ľahko spôsobí koncentráciu napätia a povrchové trhliny. Viacprechodová deformácia pri malom pretvorení kombinovaná so stredným žíhaním zmierňuje mechanické spevnenie, uľahčuje tvarovanie a poskytuje rovnomernejšie vlastnosti materiálu.

Regeneračné žíhanie: Eliminuje zvyškové napätie a čiastočne obnovuje plasticitu s malým znížením pevnosti, používa sa hlavne na odľahčenie hotových výrobkov.

Rekryštalizačné žíhanie: Plne zmäkčuje materiály pre následné ťahanie za studena. Príliš vysoká teplota alebo predĺžená doba zdržania spôsobuje hrubnutie zrna, čo znižuje pevnosť a únavový výkon. Žíhanie titánových zliatin sa musí vykonávať vo vákuu alebo v inertnej atmosfére, aby sa zabránilo absorpcii vodíka a kyslíka, aby sa zabránilo vodíkovému krehnutiu a zhoršeniu húževnatosti.

 

3. Kvalita povrchu a výkon služby

Škrabance, jamky a mikrotrhliny spôsobené opracovaním za studena majú tendenciu iniciovať únavové lomy a koróziu pod napätím. Únavové vlastnosti titánových tyčí a drôtov sú vysoko citlivé na povrchové defekty. Optimalizované mazanie a kontrola stavu matrice zlepšujú stav povrchu a predlžujú únavovú životnosť. Aj menšie povrchové chyby môžu výrazne znížiť únavovú pevnosť.

 

 

Defekt	Hlavné príčiny	Kontrolné protiopatrenia
Zlomenie drôtu počas kreslenia	Nadmerná jednoprechodová deformácia, nahromadené pracovné spevnenie, povrchové chyby polotovarov, zlyhanie mazania, vodíkové skrehnutie	Znížte jednoprechodové zníženie; zvýšiť stredné žíhanie; leštiť polotovary na odstránenie povrchových defektov; prísne kontrolovať obsah vodíka
Poškriabanie a odlupovanie povrchu	Zváranie za studena a lepenie matrice medzi titán a matrice	Optimalizujte povrchovú úpravu polotovaru; prijať matrice zo slinutého karbidu; kontrolný uhol kužeľa a povrchová úprava
Praskanie spôsobené zvyškovým napätím	Nadmerné zvyškové ťahové napätie po viacprechodovej deformácii	Implementujte stredné žíhanie na uvoľnenie napätia; ovládať rýchlosť chladenia
Nadmerná anizotropia vlastností	Intenzívna deformačná textúra	Primerane kontrolovať celkovú deformáciu; optimalizovať režim žíhania; v prípade potreby upravte počiatočnú textúru prázdneho miesta

 

Referencie

[1] Zhou Zongyi. Stav vývoja a metódy spevňovania vysokopevnostných zliatin titánu[J]. Journal of Beijing University of Technology, 2022.

[2] Sun Xiaoping. Mechanizmus vývoja mikroštruktúry a textúry titánových zliatin pri synergickej regulácii valcovania-ťahania-žíhania-chladenia[J]. Vzácne kovové materiály a inžinierstvo, 2025.

[3] Dong Jie. Vplyv výrobných procesov vysokoplastických lekárskych tyčí z titánovej zliatiny TC4 na mikroštruktúru a vlastnosti[J]. Metal World, 2021.

 

 

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