Smeeddefecten van titaniumlegeringen en hun preventie

Bij het smeden van titaniumlegeringen is de kwaliteitscontrole van de grondstoffen vanwege onjuiste processpecificaties niet strikt en om andere redenen kan het smeden verschillende defecten vertonen. De meest voorkomende defecten zijn als volgt:
1, β broosheid
β-verbrossing wordt veroorzaakt door oververhitting van het smeedstuk. α en (α + β) titaniumlegeringen, vooral (α + β) titaniumlegeringen, als de verwarmingstemperatuur van het smeden te hoog is en de β-overgangstemperatuur overschrijdt, resulterend in het smeden van lage tijden, is de organisatie van het graan groot, isometrisch ; microstructuur van α-faseprecipitatie langs de korrelgrenzen van de grove oorspronkelijke β-korrels en de intrakristallijne is gestreept. Het resultaat is dat de plasticiteit van het smeedwerk bij kamertemperatuur wordt verminderd, dit fenomeen wordt β-verbrossing genoemd.
De oververhittingsdefecten van smeedstukken van titaniumlegeringen kunnen niet worden gerepareerd door middel van warmtebehandeling, maar moeten worden gerepareerd door opnieuw verwarmen tot onder de β-overgangstemperatuur (als het smeden dit toelaat) voor plastische vervorming.
Om oververhitting te voorkomen, moet bij het verwarmen van titaniumlegeringen de oventemperatuur strikt worden gecontroleerd. De regelmatige bepaling van de temperatuur van het gekwalificeerde gebied van de ovenkamer, de redelijke opstelling van de laadpositie en de hoeveelheid opladen kan niet worden bepaald. grotendeels. Wanneer weerstandsverwarming wordt gebruikt, moet de ovenkamer aan beide zijden van het keerschot worden geplaatst, om oververhitting te voorkomen die wordt veroorzaakt doordat de knuppel te dicht bij de siliciumcarbidestaaf ligt. Het detecteren van de werkelijke β-overgangstemperatuur van elke ovenlegering is ook een effectieve maatregel om oververhitting te voorkomen.

2, gelokaliseerd grof kristal
Bij het smeden van hamer- of persmatrijzen wordt, vanwege de slechte thermische geleidbaarheid van titaniumlegeringen, de temperatuur van het knuppeloppervlak en het contactproces van de mal aanzienlijk verlaagd, gekoppeld aan het oppervlak van de knuppel en de wrijving van de mal tussen de bovenste en onderste mallen, het midden van de knuppel een deel van de knuppel wordt onderworpen aan sterke vervorming, het oppervlak van de vervorming van de mate van klein, zodat de grondstof van de organisatie behouden blijft, de vorming van nieuwe gelokaliseerde ruwe kristallen.
Om plaatselijke grove kristaldefecten van titaniumlegeringen te voorkomen, kunnen de volgende maatregelen worden genomen: het gebruik van een voorsmeedproces, zodat de uiteindelijke smeedvervorming uniformiteit krijgt; versterk de smering, verbeter de wrijving tussen de knuppel en de mal; Verwarm de mal volledig voor om de knuppel in het smeedproces van de temperatuurdaling te verminderen.
3, barst
Scheurtjes in het smeedoppervlak van titaniumlegeringen worden voornamelijk veroorzaakt wanneer de uiteindelijke smeedtemperatuur lager is dan de volledige herkristallisatietemperatuur van de titaniumlegering. Bij het smeedproces van de matrijs is de contacttijd tussen de knuppel en de matrijs te lang. Vanwege de slechte thermische geleidbaarheid van de titaniumlegering is het gemakkelijk om het oppervlak van de knuppel te laten afkoelen tot onder de toegestane uiteindelijke smeedtemperatuur, wat ook oppervlaktescheuren zal veroorzaken. bij het smeden. Om het optreden van scheuren te beheersen, kan bij het smeden van de matrijs op de pers glassmeermiddel worden gebruikt, of bij het smeden op de hamer, probeer de contacttijd tussen het plano en de onderste matrijs te verkorten.
4, resterende castingorganisatie
Bij het smeden van blokken van titaniumlegeringen, als de smeedverhouding niet groot genoeg is of als de smeedmethoden onjuist zijn, worden de smeedstukken onder de gietorganisatie gelaten. De oplossing voor dit defect is het vergroten van de smeedverhouding en het gebruik van herhaaldelijk stuiken.
5, Heldere strook
De zogenaamde smeedstukken van titaniumlegeringen in de heldere strip zijn aanwezig in de laaggevouwen organisatie van een strip met een andere helderheid die zichtbaar is voor het blote oog. Vanwege het verschil in de verlichtingshoek kan de heldere strook helderder zijn dan het basismetaal en ook donkerder dan het basismetaal. In dwarsdoorsnede heeft het de vorm van stippen of vlokken; in langsdoorsnede is het een lange gladde strook met een lengte variërend van ruim tien millimeter tot enkele meters. Er zijn twee belangrijke redenen voor de heldere staven: de ene is de chemische samenstelling van de segregatie van titaniumlegeringen, en de tweede is de vervorming van de thermische effecten van het smeedproces.
Heldere staven hebben een zekere invloed op de prestaties van titaniumlegeringen, vooral op de plasticiteit en prestaties bij hoge temperaturen. Maatregelen om het ontstaan ​​van heldere staven te voorkomen zijn het strikt controleren van het smelten van de chemische samenstelling van de segregatie; de juiste keuze van de thermische specificaties van het smeden (verwarmingstemperatuur, mate van vervorming, vervormingssnelheid, enz.), om te voorkomen dat de temperatuur van de smeedstukken overal als gevolg van vervorming van het thermische effect van het verschil te groot is.
6, a-verbrossingslaag
α-verbrossingslaag bestaat voornamelijk uit een titaniumlegering bij zuurstof en stikstof op hoge temperatuur door de losse oxidehuid, naar de interne diffusie van het metaal, zodat het zuurstof- en stikstofgehalte van het oppervlaktemetaal toeneemt, waardoor het aantal α-fase in de oppervlakte organisatie. Wanneer het zuurstof- en stikstofgehalte van het oppervlaktemetaal een bepaalde waarde bereikt, kan de oppervlakteorganisatie volledig uit de α-fase bestaan. Op deze manier vormt het oppervlak van de titaniumlegering een oppervlaktelaag met meer α of volledig α-fase. Deze oppervlaktelaag bestaande uit α-fase wordt gewoonlijk α-verbrossingslaag genoemd. Een te dikke α-verbrossingslaag op het oppervlak van een knuppel van een titaniumlegering kan leiden tot scheuren in de knuppel tijdens het smeden.
De dikte van de a-verbrossingslaag hangt nauw samen met het type verwarmingsoven dat wordt gebruikt voor smeden of warmtebehandeling, de aard van het gas in de oven, de verwarmingstemperatuur van de knuppel of het onderdeel, en de verblijftijd. Met de toename van de verwarmingstemperatuur vergroot de houdtijd de dikte; met de toename van het zuurstof- en stikstofgehalte in het ovengas en de verdikking. Om te voorkomen dat deze brosheidslaag te dik wordt, moeten daarom de smeed- of warmtebehandeling van de verwarmingstemperatuur, de houdtijd en de aard van het ovengas, enz., op de juiste manier worden gecontroleerd.
α, β en (α + β) titaniumlegeringen kunnen een α-verbrossingslaag vormen. α-titaniumlegeringen zijn echter bijzonder gevoelig voor de vorming van een α-verbrossingslaag, terwijl β-titaniumlegeringen pas een α-verbrossingslaag zullen vormen als ze worden verwarmd tot boven 980°C.

7, waterstofbrosheid
Er zijn twee soorten waterstofverbrossing: het rektijdtype en het hydridetype. Waterstofatomen in de roosteropening in de spanning, na een bepaalde tijdsperiode verzamelden diffusie zich tot de spanningsconcentratie van de opening. Vanwege de interactie van waterstofatomen en dislocaties, zodat de dislocaties vastzitten, kunnen ze niet vrij bewegen, waardoor het brosse fenomeen van de matrix waterstofverbrossing door spanningsveroudering wordt genoemd. Op hoge temperatuur opgelost in een vaste oplossing van waterstof, met de temperatuurdaling in de vorm van hydrideprecipitatie, en waardoor de titaniumlegering bros wordt, wordt het fenomeen waterstofbrosheid van het hydride-type genoemd. Beide soorten waterstofbrosheid kunnen voorkomen in titanium en titaniumlegeringen.
Het probleem van waterstofverbrossing wordt veroorzaakt door een overmatig waterstofgehalte in titaniumlegeringen. Daarom moet het waterstofgehalte van industriële titaniumlegeringen binnen een bereik van 0,015% worden gehouden.
Om waterstofbrosheid te voorkomen of te verminderen, moet de oven tijdens het smeden of de warmtebehandeling in een licht oxiderende atmosfeer worden gebracht, en kan vacuümgloeien worden uitgevoerd om waterstofbrosheid te elimineren voor titaniumlegeringen met een waterstofgehalte dat de voorschriften overschrijdt, evenals voor belangrijke onderdelen van titaniumlegeringen. .