Wie wir wissen, ist Titan ein extrem aktives Metall und leicht durch Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff verunreinigt, kann jede dieser Substanzen die Titanlegierung beeinflussen, so ist es wichtig, das Element aus dem Material, Ausrüstung, Prozess, Test und Wartung und so weiter zu kontrollieren. Der Prozess der Wärmebehandlung von Titanlegierungen muss unter strenger Kontrolle durchgeführt werden, zusätzlich zur Verwendung eines Vakuumofens mit Argonschutz müssen Titanlegierungen in einer oxidierenden Atmosphäre erhitzt werden. Dieser Prozess erfordert genaue Kontrollen und muss die Oxidschicht auf der Oberfläche des Werkstücks entfernen. Durch eine angemessene Legierung und Wärmebehandlung können die Eigenschaften von Titanlegierungen wirksam verbessert werden. Es gibt viele Wärmebehandlungsmethoden. Für Titanlegierungen der Güteklasse 5 werden üblicherweise Glühen, Abschrecken und chemische Wärmebehandlung eingesetzt.

Glühen

Glühen ist die einzige Wärmebehandlungsmethode für Reintitan und α-Titanlegierungen. Das Glühen ist für alle Arten von Titanlegierungen geeignet, um Spannungen zu beseitigen und die Plastizität der Legierung sowie die stabile Mikrostruktur zu verbessern. Das Glühverfahren wird für verschiedene Titanlegierungen eingesetzt. Der Zweck des Glühens besteht darin, die Plastizität des Materials zu verbessern und seine Struktur zu stabilisieren. Das Verfahren kann in drei Formen durchgeführt werden: Spannungsarmglühen, Rekristallisationsglühen und Doppelglühen.

Das Glühen erfolgt in einem Luftofen oder in einem Schutzgas- oder Vakuumofen, wenn eine Oberflächenkontamination der Teile erforderlich ist. Beim isothermen Glühen sollte ein Konverter oder eine Luftkühlung verwendet werden, wenn die Größe des Teils zu groß ist, um ein zu großes Gefüge aufgrund einer zu langsamen Abkühlgeschwindigkeit zu vermeiden. Beim Doppelglühen sollte nach der ersten Erwärmung eine Luftkühlung erfolgen, um zu vermeiden, dass eine zu langsame Abkühlgeschwindigkeit die Leistung beeinträchtigt.

Glühen von Titan Grad 5

Klasse Titanblech/-streifen Titanstab/Drähte
Temperatur Zeit/min Kühlung Temperatur Zeit Kühlung
Klasse 5 700℃-870℃ 15-60 Luftkühlung 700℃-800℃ 60-120 Luftkühlung

Hinweis: Luftkühlung oder langsamere Abkühlung. Wenn die doppelte Glühen, β-Übergangstemperatur unter 15 ~ 30℃ für 1 ~ 2h, Luftkühlung oder schneller Kühlung, und dann 705-760 ℃ für 1 ~ 2h, Luftkühlung.

Zu den Steuerungsparametern der Wärmebehandlung von Titanlegierungen gehören die Lösungstemperatur, die Lösungszeit, die Abkühlungsart (Wasserabschreckung, Ölabschreckung, Ofenabkühlung) und die Alterungstemperatur. Verschiedene Titanlegierungen erfordern unterschiedliche Glühtemperaturen. Wenn eine β-Glühung oder eine β-Lösungswärmebehandlung erforderlich ist, Legierung Gr.5 oder einer anderen α-β-Legierung mindestens 30 Minuten lang über der β-Übergangstemperatur der Teilecharge (30±15) ℃ gehalten und dann an der Luft oder unter Inertgas auf Raumtemperatur abgekühlt werden, wobei eine Ofenkühlung nicht zulässig ist. Wenn Wasser Abschrecken erforderlich ist, sollte es bei 730 ~ 760℃ für 1 ~ 3h nach Wasser Abschrecken vor dem zweiten Glühen gehalten werden.

Glühen ist die einzige Wärmebehandlungsmethode für Reintitan und α-Titanlegierungen. Das Glühen ist für alle Arten von Titanlegierungen geeignet, um Spannungen zu beseitigen und die Plastizität der Legierung sowie die stabile Mikrostruktur zu verbessern. Das Glühverfahren wird für verschiedene Titanlegierungen eingesetzt. Der Zweck des Glühens besteht darin, die Plastizität des Materials zu verbessern und seine Struktur zu stabilisieren. Das Verfahren kann in drei Formen durchgeführt werden: Spannungsarmglühen, Rekristallisationsglühen und Doppelglühen.

Das Glühen erfolgt in einem Luftofen oder in einem Schutzgas- oder Vakuumofen, wenn eine Oberflächenkontamination der Teile erforderlich ist. Beim isothermen Glühen sollte ein Konverter oder eine Luftkühlung verwendet werden, wenn die Größe des Teils zu groß ist, um ein zu großes Gefüge aufgrund einer zu langsamen Abkühlgeschwindigkeit zu vermeiden. Beim Doppelglühen sollte nach der ersten Erwärmung eine Luftkühlung erfolgen, um zu vermeiden, dass eine zu langsame Abkühlgeschwindigkeit die Leistung beeinträchtigt.

Glühen von Titan Grad 5

Klasse Titanblech/-streifen Titanstab/Drähte
Temperatur Zeit/min Kühlung Temperatur Zeit Kühlung
Klasse 5 700℃-870℃ 15-60 Luftkühlung 700℃-800℃ 60-120 Luftkühlung

Hinweis: Luftkühlung oder langsamere Abkühlung. Wenn die doppelte Glühen, β-Übergangstemperatur unter 15 ~ 30℃ für 1 ~ 2h, Luftkühlung oder schneller Kühlung, und dann 705-760 ℃ für 1 ~ 2h, Luftkühlung.

Zu den Steuerungsparametern der Wärmebehandlung von Titanlegierungen gehören die Lösungstemperatur, die Lösungszeit, die Abkühlungsart (Wasserabschreckung, Ölabschreckung, Ofenkühlung) und die Alterungstemperatur. Wenn β-Glühen oder β-Lösung Wärmebehandlung erforderlich ist, muss Gr5-Legierung oder andere α-β-Typ-Legierung für mindestens 30min über die β-Übergangstemperatur der Charge von Teilen (30±15) ℃ gehalten werden, und dann auf Raumtemperatur in Luft oder Inertgas, nicht mit Ofen Kühlung erlaubt abgekühlt. Wenn Wasser Abschrecken erforderlich ist, sollte es bei 730 ~ 760℃ für 1 ~ 3h nach Wasser Abschrecken vor dem zweiten Glühen gehalten werden.

Spannungsarmes Glühen

Das Spannungsarmglühen von Titan, das Erhitzen und die Isolierung müssen den Anforderungen der Norm entsprechen. Nach der Isolierung müssen die Teile an der Luft oder unter Schutzgas oder im Ofen abgekühlt werden. Die Erwärmungstemperatur beim Spannungsarmglühen sollte die Alterungstemperatur oder die Glühtemperatur der Stufe 2 für Titanlegierungen, die mit einer Lösung behandelt und gealtert oder doppelt geglüht wurden, nicht überschreiten.

Die beim Spannungsarmglühen verwendeten Temperaturen sind niedriger als beim Rekristallisieren, und die Glühzeit ist im Allgemeinen kürzer als beim Rekristallisieren. Dieses Verfahren wird durchgeführt, um Eigenspannungen während der Herstellung zu reduzieren. Das Verfahren führt zu optimalen Kombinationen von Festigkeit, Duktilität und Maßhaltigkeit. Es kann dazu verwendet werden, unerwünschte Eigenspannungen während nachfolgender Bearbeitungen, einschließlich maschineller Bearbeitung und Wärmebehandlung, zu reduzieren. Es ist ideal für Dualphasen-Titanlegierungen und kann auch deren Beständigkeit gegen Spannungskorrosion verbessern. Wenn Sie jedoch eine Wärmebehandlung vermeiden wollen, ist diese Methode nicht zu empfehlen.

Dieses Verfahren kann bei einer Temperatur oberhalb der Beta-Transus-Temperatur (Beta-Übergang) durchgeführt werden, d. h. dem Punkt, an dem die Alpha-Phase verschwindet und sich das Gefüge in eine kubusähnliche Struktur verwandelt. Dieses Verfahren wird zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Teilen aus Titanlegierungen eingesetzt, die in komplexe Formen gebracht werden müssen.

Spannungsarmglühen von Titan Grad 5

Legierungen Temperatur Zeit/min
Klasse 5 480℃ -650℃ 60-240

Anmerkung: Das Spannungsarmglühen kann gleichzeitig mit der Warmumformung bei 760 ~ 790℃ durchgeführt werden.

Isothermisches Glühen

Isothermes Glühen bietet die beste Plastizität und thermische Stabilität. Es ist eine gute Wahl für Zweiphasen-Titanlegierungen, die große Mengen an b-stabilisierten Elementen enthalten. Bei diesem Verfahren wird die Legierung über die Rekristallisationstemperatur erhitzt und in einen Ofen mit niedrigerer Temperatur überführt. Die während dieses Prozesses erhaltene Wärme wird durch Luftkühlung auf die Oberfläche der Legierung übertragen. Dieser Vorgang kann mehrmals wiederholt werden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Rekristallisationsglühen

Das Rekristallisationsglühen ist ein Verfahren zur Einstellung der Temperatur für eine bestimmte Art von Titanlegierung, um Grundspannungen zu beseitigen. Das Ziel des Rekristallisationsglühens ist es, die gewünschten Plastizitäts- und Festigkeitseigenschaften zu erreichen. Die Temperatur für das Rekristallisationsglühen liegt in der Regel zwischen 450 und 650℃.

Während des Zugglühens erfolgt die Rekristallisation einer Titanlegierung gleichzeitig mit einem Versetzungsschlupf. Dies ist als Phänomen der doppelten Streckung bekannt. Die Glühtemperatur von 920℃ erhöht die Festigkeit, während die Plastizität abnimmt. Nach der Rekristallisation scheidet sich eine sekundäre Phase aus. Eine verlängerte Glühdauer ist für die endgültigen mechanischen Eigenschaften von Titanlegierungen nicht von Bedeutung.

Abschrecken der Alterung

Abschrecken Alterung ist die wichtigste Art der Wärmebehandlung Stärkung der Ti6Al4V Titan-Legierung, die Phasenumwandlung verwendet, um die Stärkung, auch bekannt als Stärkung Wärmebehandlung. Nach der Lösungsbehandlung sollten die Teile aus einer Titanlegierung gemäß den Bestimmungen gealtert werden (siehe Tabelle unten). Nach der Alterung werden die Teile an der Luft oder unter Schutzgas oder im Ofen abgekühlt.

Abschreckungsalterung von Titan Gr.5 

Klasse Temperatur Zeit/h
Klasse 5 480℃ -690℃ 2-8

Chemische Wärmebehandlung

Die chemische Wärmebehandlung von Titanlegierungen dient hauptsächlich der Verbesserung der Verschleißfestigkeit, der thermischen Stabilität und der Oberflächenfestigkeit. Wie wir wissen, hat Titanlegierung einen großen Reibungskoeffizienten und schlechte Verschleißfestigkeit (im Allgemeinen etwa 40% niedriger als Stahl), und seine Kontaktfläche ist leicht zu kleben und verursacht Reibungskorrosion. Titanlegierungen haben eine hohe Korrosionsbeständigkeit in oxidierenden Medien, aber eine geringe Korrosionsbeständigkeit in reduzierenden Medien (Salzsäure, Schwefelsäure usw.). Um diese Eigenschaften zu verbessern, können Galvanisierung, Spritzen und chemische Wärmebehandlung, d.h. Nitrierung, Sauerstoffanreicherung und andere Verfahren eingesetzt werden. Nach dem Nitrieren ist die Härte der nitrierten Oberfläche 2-4 mal höher als ohne Nitrieren, was die Verschleißfestigkeit der Legierung und ihre Korrosionsbeständigkeit in reduzierenden Medien deutlich verbessern kann. Die Korrosionsbeständigkeit der Legierung kann durch Sauerstoffanreicherung um das 7- bis 9-fache erhöht werden, aber der Nachteil ist, dass ein gewisser Verlust an Plastizität und Dauerfestigkeit auftritt.