Дефекты штамповки титановых сплавов и их предотвращение.

При ковке титанового сплава из-за неправильной спецификации процесса контроль качества сырья не является строгим и по другим причинам, поковка может иметь различные дефекты. Распространенными дефектами являются следующие:
1, β-хрупкость
β-охрупчивание вызвано перегревом поковки. α и (α + β) титановые сплавы, особенно (α + β) титановые сплавы, если температура нагрева ковки слишком высока, превышая температуру β-перехода, что приводит к ковке с низкими временами, организация зерна большая, изометрическая ; Микроструктура выделений α-фазы по границам крупных исходных β-зерен и внутрикристаллическая исчерчена. В результате пластичность поковки при комнатной температуре снижается, это явление называется β-охрупчиванием.
Дефекты перегрева поковок из титановых сплавов не могут быть устранены термической обработкой, а должны устраняться повторным нагревом до температуры ниже температуры β-перехода (если поковка позволяет) для пластической деформации.
Во избежание перегрева при нагреве титанового сплава следует строго контролировать температуру печи, регулярное определение температуры квалифицированной зоны печной камеры, разумное расположение положения загрузки и количества загрузки не может быть возможным. по большей части. При использовании резистивного нагрева камеру печи следует располагать по обе стороны перегородки, чтобы избежать перегрева, вызванного слишком близким расположением заготовки к стержню из карбида кремния. Определение фактической температуры β-перехода каждого сплава печи также является эффективной мерой предотвращения перегрева.

2, локализованный крупный кристалл
При штамповке на молоте или прессе из-за плохой теплопроводности титановых сплавов температура процесса контакта поверхности заготовки и формы значительно снижается, что связано с трением поверхности заготовки и формы между верхней и нижней формой, серединой заготовки. часть заготовки подвергается сильной деформации, степень деформации поверхности небольшая, так что в исходной организации сохраняется образование новых локализованных шероховатых кристаллов.
Чтобы избежать локальных крупных кристаллических дефектов титанового сплава, можно принять следующие меры: использование процесса предварительной ковки, чтобы обеспечить окончательную однородность деформации ковки; усилить смазку, улучшить трение между заготовкой и формой; полностью разогреть форму, чтобы уменьшить падение температуры заготовки в процессе ковки.
3, трещина
Трещины на поверхности ковки титанового сплава в основном образуются, когда конечная температура ковки ниже температуры полной рекристаллизации титанового сплава. В процессе штамповки время контакта заготовки и формы слишком велико, из-за плохой теплопроводности титанового сплава легко вызвать охлаждение поверхности заготовки ниже допустимой конечной температуры ковки, что также приведет к появлению поверхностных трещин. в ковке. Чтобы контролировать возникновение трещин, при штамповке на прессе можно использовать смазку для стекла, а при ковке на молоте стараться сократить время контакта заготовки с нижней матрицей.
4, организация остаточного литья
Ковка слитков титанового сплава: если коэффициент ковки недостаточно велик или используются неправильные методы ковки, поковки будут оставлены в литейной организации. Решением этого недостатка является увеличение степени проковки и применение многократной высадки.
5, яркая полоса
Так называемые поковки из титанового сплава в яркой полосе присутствуют в низкократной организации полосы с разной яркостью, видимой невооруженным глазом. Из-за разницы в угле освещения яркая полоса может быть ярче основного металла, а также может быть темнее основного металла. На поперечном разрезе в виде точек или чешуек; в продольном разрезе представляет собой длинную гладкую полосу длиной от более десяти миллиметров до нескольких метров. Есть две основные причины появления ярких прутков: одна - химический состав сегрегации титанового сплава, а вторая - деформация термических эффектов процесса ковки.
Яркие стержни оказывают определенное влияние на характеристики титанового сплава, особенно на пластичность и характеристики при высоких температурах. Мерами по предотвращению появления светлых полосок является строгий контроль плавления химического состава сегрегации; правильный выбор тепловых характеристик поковки (температура нагрева, степень деформации, скорость деформации и т. д.), чтобы избежать слишком большой температуры поковок повсюду из-за деформации теплового эффекта.
6 — слой охрупчивания α
Слой охрупчивания α представляет собой в основном титановый сплав при высокой температуре кислорода и азота через рыхлую оксидную оболочку, что приводит к внутренней диффузии металла, так что содержание кислорода и азота в поверхностном металле увеличивается, тем самым увеличивая количество α-фазы в поверхностная организация. Когда содержание кислорода и азота в поверхностном металле достигает определенного значения, поверхностная организация может полностью состоять из α-фазы. Таким образом, на поверхности титанового сплава образуется поверхностный слой с большим количеством α-фазы или полностью α-фазой. Этот поверхностный слой, состоящий из α-фазы, обычно называют α-слоем охрупчивания. Чрезмерно толстый слой α-охрупчивания на поверхности заготовки из титанового сплава может привести к растрескиванию заготовки при ковке.
Толщина слоя α-охрупчивания тесно связана с типом нагревательной печи, используемой для ковки или термообработки, природой газа в печи, температурой нагрева заготовки или детали и временем выдержки. С увеличением температуры нагрева время выдержки увеличивает толщину; с увеличением содержания кислорода и азота в печном газе и сгущением. Поэтому, чтобы избежать слишком толстого слоя охрупчивания, при ковке или термообработке необходимо правильно контролировать температуру нагрева, время выдержки, характер печного газа и т. д.
Титановые сплавы α, β и (α + β) могут образовывать α-слой охрупчивания. Однако α-титановые сплавы особенно чувствительны к образованию α-слоя охрупчивания, в то время как β-титановые сплавы не образуют α-слоя охрупчивания до тех пор, пока они не будут нагреты выше 980°C.

7, водородное охрупчивание
Существует два типа водородного охрупчивания: деформационно-временной и гидридный. Атомы водорода в зазоре решетки в напряжении после определенного периода времени диффузии собираются до концентрации напряжений в зазоре. Из-за взаимодействия атомов водорода и дислокаций, в результате чего дислокации закрепляются, они не могут свободно перемещаться, что делает матрицу хрупкой. Это явление называется водородным охрупчиванием типа деформационного старения. Высокотемпературное растворение водорода в твердом растворе с падением температуры в виде осадков гидрида делает титановый сплав хрупким. Это явление называется водородным охрупчиванием гидридного типа. Оба типа водородного охрупчивания могут возникать в титане и титановых сплавах.
Проблема водородного охрупчивания вызвана избыточным содержанием водорода в титановых сплавах. Поэтому содержание водорода в промышленных титановых сплавах необходимо контролировать в пределах 0,015%.
Чтобы предотвратить или уменьшить водородное охрупчивание, в печи во время ковки или термической обработки должна быть создана слегка окислительная атмосфера, а для устранения водородного охрупчивания может быть проведен вакуумный отжиг для титановых сплавов с содержанием водорода, превышающим нормативы, а также для важных деталей из титановых сплавов. .