Traitement thermique de l'alliage de titane Ti6Al4V

Comme nous le savons, le titane est un métal extrêmement actif et facilement pollué par l'hydrogène, l'oxygène et le carbone. Chacune de ces substances peut affecter l'alliage de titane, il est donc essentiel de contrôler l'article depuis le matériau, l'équipement, le processus, le test et la maintenance, etc. Le processus de traitement thermique des alliages de titane doit être effectué sous un contrôle strict, en plus de l'utilisation d'un four sous vide avec protection à l'argon, les alliages de titane doivent être chauffés dans une atmosphère oxydante. Ce processus implique des contrôles précis et doit permettre d'éliminer la couche d'oxyde à la surface de la pièce. Un alliage raisonnable et un traitement thermique peuvent améliorer efficacement les propriétés des alliages de titane. Il existe de nombreuses méthodes de traitement thermique. Pour l'alliage de titane de grade 5, le recuit, le vieillissement par trempe et le traitement thermique chimique sont couramment utilisés.

Le recuit est la seule méthode de traitement thermique pour le titane pur et l'alliage de titane α. Le recuit convient à tous les types d'alliages de titane pour éliminer les contraintes et améliorer la plasticité de l'alliage et la stabilité de la microstructure. Le processus de recuit est utilisé pour divers alliages de titane. Le but du recuit est d'améliorer la plasticité du matériau et de stabiliser sa structure. Le processus peut être réalisé sous trois formes : le recuit de détente, le recuit de recristallisation et le double recuit.

Le recuit est effectué dans un four à air, ou dans un four à gaz inerte ou un four à vide s'il est nécessaire de contaminer la surface des pièces. Pendant le recuit isotherme, un convertisseur ou un refroidissement à l'air doit être utilisé si la taille de la pièce est trop grande pour éviter une microstructure trop importante due à une vitesse de refroidissement trop lente. Lors du double recuit, le refroidissement à l'air après le premier chauffage, les pièces en titane doivent être refroidies de manière dispersée, le refroidissement à l'air forcé étant nécessaire pour éviter qu'une vitesse de refroidissement trop lente n'affecte les performances.

Recuit du titane de grade 5

Grade	Feuille/bande de titane			Barre/fils en titane
	Température	Temps/min	Refroidissement	Température	L'heure	Refroidissement
5e année	700℃-870℃	15-60	Refroidissement par air	700℃-800℃	60-120	Refroidissement par air

Note : Refroidissement à l'air ou refroidissement plus lent. Lorsque le double recuit, β température de transition inférieure à 15 ~ 30℃ pendant 1 ~ 2h, refroidissement à l'air ou plus rapide, puis 705-760 ℃ pendant 1 ~ 2h, refroidissement à l'air.

Les paramètres de contrôle du traitement thermique de l'alliage de titane comprennent la température de la solution, la durée de la solution, le mode de refroidissement (trempe à l'eau, trempe à l'huile, refroidissement au four) et la température de vieillissement. Différents alliages de titane nécessitent différentes températures de recuit. Si un recuit β ou un traitement thermique en solution β est nécessaire, Alliage Gr.5 ou autre alliage de type α-β doit être maintenu pendant au moins 30min au-dessus de la température de transition β du lot de pièces (30±15) ℃, puis refroidi à la température ambiante dans l'air ou le gaz inerte, non autorisé avec le refroidissement du four. Si la trempe à l'eau est nécessaire, elle doit être maintenue à 730 ~ 760℃ pendant 1 ~ 3h après la trempe à l'eau avant le second recuit.

Le recuit est la seule méthode de traitement thermique pour le titane pur et l'alliage de titane α. Le recuit convient à tous les types d'alliages de titane pour éliminer les contraintes et améliorer la plasticité de l'alliage et la stabilité de la microstructure. Le processus de recuit est utilisé pour divers alliages de titane. Le but du recuit est d'améliorer la plasticité du matériau et de stabiliser sa structure. Le processus peut être réalisé sous trois formes : le recuit de détente, le recuit de recristallisation et le double recuit.

Le recuit est effectué dans un four à air, ou dans un four à gaz inerte ou un four à vide s'il est nécessaire de contaminer la surface des pièces. Pendant le recuit isotherme, un convertisseur ou un refroidissement à l'air doit être utilisé si la taille de la pièce est trop grande pour éviter une microstructure trop importante due à une vitesse de refroidissement trop lente. Lors du double recuit, le refroidissement à l'air après le premier chauffage, les pièces en titane doivent être refroidies de manière dispersée, le refroidissement à l'air forcé étant nécessaire pour éviter qu'une vitesse de refroidissement trop lente n'affecte les performances.

Recuit du titane de grade 5

Grade	Feuille/bande de titane			Barre/fils en titane
	Température	Temps/min	Refroidissement	Température	L'heure	Refroidissement
5e année	700℃-870℃	15-60	Refroidissement par air	700℃-800℃	60-120	Refroidissement par air

Note : Refroidissement à l'air ou refroidissement plus lent. Lorsque le double recuit, β température de transition inférieure à 15 ~ 30℃ pendant 1 ~ 2h, refroidissement à l'air ou plus rapide, puis 705-760 ℃ pendant 1 ~ 2h, refroidissement à l'air.

Les paramètres de contrôle du traitement thermique de l'alliage de titane comprennent la température de la solution, la durée de la solution, le mode de refroidissement (trempe à l'eau, trempe à l'huile, refroidissement au four) et la température de vieillissement. Si un recuit β ou un traitement thermique en solution β est nécessaire, l'alliage Gr5 ou un autre alliage de type α-β doit être maintenu pendant au moins 30 minutes au-dessus de la température de transition β du lot de pièces (30±15) ℃, puis refroidi à température ambiante dans l'air ou dans un gaz inerte, ce qui n'est pas autorisé avec un refroidissement au four. Si la trempe à l'eau est nécessaire, elle doit être maintenue à 730 ~ 760℃ pendant 1 ~ 3h après la trempe à l'eau avant le second recuit.

Recuit de détente

Le chauffage et l'isolation du titane doivent être conformes à la norme. Après l'isolation, les pièces doivent être refroidies dans l'air ou le gaz inerte ou avec le four. La température de chauffage du recuit de détente ne doit pas dépasser la température de vieillissement ou la température de recuit de phase 2 pour les alliages de titane qui ont été traités avec une solution et vieillis ou qui ont subi un double recuit.

Les températures utilisées pour le recuit de détente sont inférieures à celles de la recristallisation et la durée du recuit est généralement plus courte que celle de la recristallisation. Ce procédé est utilisé pour réduire les contraintes résiduelles au cours de la fabrication. Il permet d'obtenir des combinaisons optimales de résistance, de ductilité et de stabilité dimensionnelle. Il peut être utilisé pour réduire les contraintes résiduelles indésirables lors d'opérations ultérieures, y compris l'usinage et le traitement thermique. Il est idéal pour les alliages de titane à double phase et peut également améliorer leur résistance à la corrosion sous contrainte. Mais si vous voulez éviter le traitement thermique, cette méthode n'est pas recommandée.

Ce processus peut être réalisé à une température supérieure à la température de transition bêta (transition bêta), qui est le point auquel la phase alpha disparaît et la microstructure se transforme en une structure de type cubique. Cette méthode est utilisée pour améliorer les propriétés mécaniques des pièces en alliage de titane qui doivent être façonnées dans des formes complexes.

Recuit de détente du titane de grade 5

Alliages	Température	Temps/min
5e année	480℃ -650℃	60-240

Note : Le recuit de détente peut être complété simultanément à 760 ~ 790℃ avec le formage à chaud.

Recuit isotherme

Le recuit isotherme offre la meilleure plasticité et la meilleure stabilité thermique. C'est un bon choix pour les alliages de titane à deux phases qui contiennent de grandes quantités d'éléments stabilisés b. Le processus consiste à chauffer l'alliage au-dessus de la température de recristallisation et à le transférer dans un four à température plus basse. La chaleur conservée au cours de ce processus est transférée à la surface de l'alliage par refroidissement à l'air. Ce processus peut être répété plusieurs fois pour obtenir le résultat souhaité.

Recristallisation Recuit

Le recuit de recristallisation est une méthode d'ajustement de la température pour un type spécifique d'alliage de titane afin d'éliminer les contraintes de base. L'objectif du recuit de recristallisation est d'obtenir les propriétés de plasticité et de résistance souhaitées. La température du recuit de recristallisation est généralement comprise entre 450 et 650℃.

Au cours du processus de recuit de traction, la recristallisation d'un alliage de titane se produit en même temps qu'un glissement de dislocation. Ce phénomène est connu sous le nom de double limite d'élasticité. La température de recuit de 920℃ augmente la résistance, tout en diminuant la plasticité. Après la recristallisation, une phase secondaire est précipitée. Un temps de recuit prolongé n'est pas significatif dans la détermination des propriétés mécaniques finales des alliages de titane.

Le vieillissement par trempe est la principale méthode de traitement thermique de renforcement de l'alliage de titane Ti6Al4V, qui utilise la transformation de phase pour produire un renforcement, également connu sous le nom de traitement thermique de renforcement. Après le traitement en solution, les pièces en alliage de titane doivent subir un traitement de vieillissement conformément aux dispositions (voir le tableau ci-dessous). Après le vieillissement, les pièces sont refroidies à l'air ou au gaz inerte ou au four.

Vieillissement par trempe du titane Gr.5 

Grade	Température	Temps/h
5e année	480℃ -690℃	2-8

Le traitement thermique chimique de l'alliage de titane vise principalement à améliorer la résistance à l'usure, la stabilité thermique et la solidité de la surface. Comme nous le savons, l'alliage de titane a un coefficient de frottement élevé et une faible résistance à l'usure (généralement environ 40% de moins que l'acier), et sa surface de contact est facile à coller et provoque une corrosion par frottement. L'alliage de titane présente une forte résistance à la corrosion en milieu oxydant, mais une faible résistance à la corrosion en milieu réducteur (acide chlorhydrique, acide sulfurique, etc.). Pour améliorer ces propriétés, il est possible d'utiliser la galvanoplastie, la pulvérisation et le traitement thermique chimique, c'est-à-dire la nitruration, l'oxygénation et d'autres méthodes. Après la nitruration, la dureté de la surface de nitruration est 2 à 4 fois supérieure à celle sans nitruration, ce qui peut manifestement améliorer la résistance à l'usure de l'alliage et sa résistance à la corrosion en milieu réducteur. La résistance à la corrosion de l'alliage peut être augmentée de 7 à 9 fois par l'oxygénation, mais l'inconvénient est qu'il y a une certaine perte de plasticité et de résistance à la fatigue.