{"id":1650,"date":"2022-06-28T14:05:53","date_gmt":"2022-06-28T14:05:53","guid":{"rendered":"http:\/\/energy-ti.com\/?p=1650"},"modified":"2022-06-28T14:50:06","modified_gmt":"2022-06-28T14:50:06","slug":"heat-treatment-of-ti6al4v-titanium-alloy","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/energy-ti.com\/fr\/heat-treatment-of-ti6al4v-titanium-alloy\/","title":{"rendered":"Traitement thermique de l'alliage de titane Ti6Al4V"},"content":{"rendered":"

Comme nous le savons, le titane est un m\u00e9tal extr\u00eamement actif et facilement pollu\u00e9 par l'hydrog\u00e8ne, l'oxyg\u00e8ne et le carbone. Chacune de ces substances peut affecter l'alliage de titane, il est donc essentiel de contr\u00f4ler l'article depuis le mat\u00e9riau, l'\u00e9quipement, le processus, le test et la maintenance, etc. Le processus de traitement thermique des alliages de titane doit \u00eatre effectu\u00e9 sous un contr\u00f4le strict, en plus de l'utilisation d'un four sous vide avec protection \u00e0 l'argon, les alliages de titane doivent \u00eatre chauff\u00e9s dans une atmosph\u00e8re oxydante. Ce processus implique des contr\u00f4les pr\u00e9cis et doit permettre d'\u00e9liminer la couche d'oxyde \u00e0 la surface de la pi\u00e8ce. Un alliage raisonnable et un traitement thermique peuvent am\u00e9liorer efficacement les propri\u00e9t\u00e9s des alliages de titane. Il existe de nombreuses m\u00e9thodes de traitement thermique. Pour l'alliage de titane de grade 5, le recuit, le vieillissement par trempe et le traitement thermique chimique sont couramment utilis\u00e9s.<\/p>\n<\/div><\/section>
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Recuit<\/h2>
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Le recuit est la seule m\u00e9thode de traitement thermique pour le titane pur et l'alliage de titane \u03b1. Le recuit convient \u00e0 tous les types d'alliages de titane pour \u00e9liminer les contraintes et am\u00e9liorer la plasticit\u00e9 de l'alliage et la stabilit\u00e9 de la microstructure. Le processus de recuit est utilis\u00e9 pour divers alliages de titane. Le but du recuit est d'am\u00e9liorer la plasticit\u00e9 du mat\u00e9riau et de stabiliser sa structure. Le processus peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 sous trois formes : le recuit de d\u00e9tente, le recuit de recristallisation et le double recuit.<\/p>\n

Le recuit est effectu\u00e9 dans un four \u00e0 air, ou dans un four \u00e0 gaz inerte ou un four \u00e0 vide s'il est n\u00e9cessaire de contaminer la surface des pi\u00e8ces. Pendant le recuit isotherme, un convertisseur ou un refroidissement \u00e0 l'air doit \u00eatre utilis\u00e9 si la taille de la pi\u00e8ce est trop grande pour \u00e9viter une microstructure trop importante due \u00e0 une vitesse de refroidissement trop lente. Lors du double recuit, le refroidissement \u00e0 l'air apr\u00e8s le premier chauffage, les pi\u00e8ces en titane doivent \u00eatre refroidies de mani\u00e8re dispers\u00e9e, le refroidissement \u00e0 l'air forc\u00e9 \u00e9tant n\u00e9cessaire pour \u00e9viter qu'une vitesse de refroidissement trop lente n'affecte les performances.<\/p>\n

Recuit du titane de grade 5<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n\n
Grade<\/td>\nFeuille\/bande de titane<\/td>\nBarre\/fils en titane<\/td>\n<\/tr>\n
Temp\u00e9rature<\/td>\nTemps\/min<\/td>\nRefroidissement<\/td>\nTemp\u00e9rature<\/td>\nL'heure<\/td>\nRefroidissement<\/td>\n<\/tr>\n
5e ann\u00e9e<\/td>\n700\u2103-870\u2103<\/td>\n15-60<\/td>\nRefroidissement par air<\/td>\n700\u2103-800\u2103<\/td>\n60-120<\/td>\nRefroidissement par air<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Note : Refroidissement \u00e0 l'air ou refroidissement plus lent. Lorsque le double recuit, \u03b2 temp\u00e9rature de transition inf\u00e9rieure \u00e0 15 ~ 30\u2103 pendant 1 ~ 2h, refroidissement \u00e0 l'air ou plus rapide, puis 705-760 \u2103 pendant 1 ~ 2h, refroidissement \u00e0 l'air.<\/em><\/p>\n

Les param\u00e8tres de contr\u00f4le du traitement thermique de l'alliage de titane comprennent la temp\u00e9rature de la solution, la dur\u00e9e de la solution, le mode de refroidissement (trempe \u00e0 l'eau, trempe \u00e0 l'huile, refroidissement au four) et la temp\u00e9rature de vieillissement. Diff\u00e9rents alliages de titane n\u00e9cessitent diff\u00e9rentes temp\u00e9ratures de recuit. Si un recuit \u03b2 ou un traitement thermique en solution \u03b2 est n\u00e9cessaire, Alliage Gr.5<\/a> ou autre alliage de type \u03b1-\u03b2 doit \u00eatre maintenu pendant au moins 30min au-dessus de la temp\u00e9rature de transition \u03b2 du lot de pi\u00e8ces (30\u00b115) \u2103, puis refroidi \u00e0 la temp\u00e9rature ambiante dans l'air ou le gaz inerte, non autoris\u00e9 avec le refroidissement du four. Si la trempe \u00e0 l'eau est n\u00e9cessaire, elle doit \u00eatre maintenue \u00e0 730 ~ 760\u2103 pendant 1 ~ 3h apr\u00e8s la trempe \u00e0 l'eau avant le second recuit.<\/p>\n<\/div><\/section>
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Le recuit est la seule m\u00e9thode de traitement thermique pour le titane pur et l'alliage de titane \u03b1. Le recuit convient \u00e0 tous les types d'alliages de titane pour \u00e9liminer les contraintes et am\u00e9liorer la plasticit\u00e9 de l'alliage et la stabilit\u00e9 de la microstructure. Le processus de recuit est utilis\u00e9 pour divers alliages de titane. Le but du recuit est d'am\u00e9liorer la plasticit\u00e9 du mat\u00e9riau et de stabiliser sa structure. Le processus peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 sous trois formes : le recuit de d\u00e9tente, le recuit de recristallisation et le double recuit.<\/p>\n

Le recuit est effectu\u00e9 dans un four \u00e0 air, ou dans un four \u00e0 gaz inerte ou un four \u00e0 vide s'il est n\u00e9cessaire de contaminer la surface des pi\u00e8ces. Pendant le recuit isotherme, un convertisseur ou un refroidissement \u00e0 l'air doit \u00eatre utilis\u00e9 si la taille de la pi\u00e8ce est trop grande pour \u00e9viter une microstructure trop importante due \u00e0 une vitesse de refroidissement trop lente. Lors du double recuit, le refroidissement \u00e0 l'air apr\u00e8s le premier chauffage, les pi\u00e8ces en titane doivent \u00eatre refroidies de mani\u00e8re dispers\u00e9e, le refroidissement \u00e0 l'air forc\u00e9 \u00e9tant n\u00e9cessaire pour \u00e9viter qu'une vitesse de refroidissement trop lente n'affecte les performances.<\/p>\n

Recuit du titane de grade 5<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n\n
Grade<\/td>\nFeuille\/bande de titane<\/td>\nBarre\/fils en titane<\/td>\n<\/tr>\n
Temp\u00e9rature<\/td>\nTemps\/min<\/td>\nRefroidissement<\/td>\nTemp\u00e9rature<\/td>\nL'heure<\/td>\nRefroidissement<\/td>\n<\/tr>\n
5e ann\u00e9e<\/td>\n700\u2103-870\u2103<\/td>\n15-60<\/td>\nRefroidissement par air<\/td>\n700\u2103-800\u2103<\/td>\n60-120<\/td>\nRefroidissement par air<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Note : Refroidissement \u00e0 l'air ou refroidissement plus lent. Lorsque le double recuit, \u03b2 temp\u00e9rature de transition inf\u00e9rieure \u00e0 15 ~ 30\u2103 pendant 1 ~ 2h, refroidissement \u00e0 l'air ou plus rapide, puis 705-760 \u2103 pendant 1 ~ 2h, refroidissement \u00e0 l'air.<\/em><\/p>\n

Les param\u00e8tres de contr\u00f4le du traitement thermique de l'alliage de titane comprennent la temp\u00e9rature de la solution, la dur\u00e9e de la solution, le mode de refroidissement (trempe \u00e0 l'eau, trempe \u00e0 l'huile, refroidissement au four) et la temp\u00e9rature de vieillissement. Si un recuit \u03b2 ou un traitement thermique en solution \u03b2 est n\u00e9cessaire, l'alliage Gr5 ou un autre alliage de type \u03b1-\u03b2 doit \u00eatre maintenu pendant au moins 30 minutes au-dessus de la temp\u00e9rature de transition \u03b2 du lot de pi\u00e8ces (30\u00b115) \u2103, puis refroidi \u00e0 temp\u00e9rature ambiante dans l'air ou dans un gaz inerte, ce qui n'est pas autoris\u00e9 avec un refroidissement au four. Si la trempe \u00e0 l'eau est n\u00e9cessaire, elle doit \u00eatre maintenue \u00e0 730 ~ 760\u2103 pendant 1 ~ 3h apr\u00e8s la trempe \u00e0 l'eau avant le second recuit.<\/p>\n

Recuit de d\u00e9tente<\/h3>\n

Le chauffage et l'isolation du titane doivent \u00eatre conformes \u00e0 la norme. Apr\u00e8s l'isolation, les pi\u00e8ces doivent \u00eatre refroidies dans l'air ou le gaz inerte ou avec le four. La temp\u00e9rature de chauffage du recuit de d\u00e9tente ne doit pas d\u00e9passer la temp\u00e9rature de vieillissement ou la temp\u00e9rature de recuit de phase 2 pour les alliages de titane qui ont \u00e9t\u00e9 trait\u00e9s avec une solution et vieillis ou qui ont subi un double recuit.<\/p>\n

Les temp\u00e9ratures utilis\u00e9es pour le recuit de d\u00e9tente sont inf\u00e9rieures \u00e0 celles de la recristallisation et la dur\u00e9e du recuit est g\u00e9n\u00e9ralement plus courte que celle de la recristallisation. Ce proc\u00e9d\u00e9 est utilis\u00e9 pour r\u00e9duire les contraintes r\u00e9siduelles au cours de la fabrication. Il permet d'obtenir des combinaisons optimales de r\u00e9sistance, de ductilit\u00e9 et de stabilit\u00e9 dimensionnelle. Il peut \u00eatre utilis\u00e9 pour r\u00e9duire les contraintes r\u00e9siduelles ind\u00e9sirables lors d'op\u00e9rations ult\u00e9rieures, y compris l'usinage et le traitement thermique. Il est id\u00e9al pour les alliages de titane \u00e0 double phase et peut \u00e9galement am\u00e9liorer leur r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion sous contrainte. Mais si vous voulez \u00e9viter le traitement thermique, cette m\u00e9thode n'est pas recommand\u00e9e.<\/p>\n

Ce processus peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 \u00e0 une temp\u00e9rature sup\u00e9rieure \u00e0 la temp\u00e9rature de transition b\u00eata (transition b\u00eata), qui est le point auquel la phase alpha dispara\u00eet et la microstructure se transforme en une structure de type cubique. Cette m\u00e9thode est utilis\u00e9e pour am\u00e9liorer les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques des pi\u00e8ces en alliage de titane qui doivent \u00eatre fa\u00e7onn\u00e9es dans des formes complexes.<\/p>\n

Recuit de d\u00e9tente du titane de grade 5<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n
Alliages<\/td>\nTemp\u00e9rature<\/td>\nTemps\/min<\/td>\n<\/tr>\n
5e ann\u00e9e<\/td>\n480\u2103 -650\u2103<\/td>\n60-240<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Note : Le recuit de d\u00e9tente peut \u00eatre compl\u00e9t\u00e9 simultan\u00e9ment \u00e0 760 ~ 790\u2103 avec le formage \u00e0 chaud.<\/p>\n

Recuit isotherme<\/h3>\n

Le recuit isotherme offre la meilleure plasticit\u00e9 et la meilleure stabilit\u00e9 thermique. C'est un bon choix pour les alliages de titane \u00e0 deux phases qui contiennent de grandes quantit\u00e9s d'\u00e9l\u00e9ments stabilis\u00e9s b. Le processus consiste \u00e0 chauffer l'alliage au-dessus de la temp\u00e9rature de recristallisation et \u00e0 le transf\u00e9rer dans un four \u00e0 temp\u00e9rature plus basse. La chaleur conserv\u00e9e au cours de ce processus est transf\u00e9r\u00e9e \u00e0 la surface de l'alliage par refroidissement \u00e0 l'air. Ce processus peut \u00eatre r\u00e9p\u00e9t\u00e9 plusieurs fois pour obtenir le r\u00e9sultat souhait\u00e9.<\/p>\n

Recristallisation Recuit<\/strong><\/h3>\n

Le recuit de recristallisation est une m\u00e9thode d'ajustement de la temp\u00e9rature pour un type sp\u00e9cifique d'alliage de titane afin d'\u00e9liminer les contraintes de base. L'objectif du recuit de recristallisation est d'obtenir les propri\u00e9t\u00e9s de plasticit\u00e9 et de r\u00e9sistance souhait\u00e9es. La temp\u00e9rature du recuit de recristallisation est g\u00e9n\u00e9ralement comprise entre 450 et 650\u2103.<\/p>\n

Au cours du processus de recuit de traction, la recristallisation d'un alliage de titane se produit en m\u00eame temps qu'un glissement de dislocation. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne est connu sous le nom de double limite d'\u00e9lasticit\u00e9. La temp\u00e9rature de recuit de 920\u2103 augmente la r\u00e9sistance, tout en diminuant la plasticit\u00e9. Apr\u00e8s la recristallisation, une phase secondaire est pr\u00e9cipit\u00e9e. Un temps de recuit prolong\u00e9 n'est pas significatif dans la d\u00e9termination des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques finales des alliages de titane.<\/p>\n<\/div><\/section>
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D\u00e9samorcer le vieillissement<\/h2>
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Le vieillissement par trempe est la principale m\u00e9thode de traitement thermique de renforcement de l'alliage de titane Ti6Al4V, qui utilise la transformation de phase pour produire un renforcement, \u00e9galement connu sous le nom de traitement thermique de renforcement. Apr\u00e8s le traitement en solution, les pi\u00e8ces en alliage de titane doivent subir un traitement de vieillissement conform\u00e9ment aux dispositions (voir le tableau ci-dessous). Apr\u00e8s le vieillissement, les pi\u00e8ces sont refroidies \u00e0 l'air ou au gaz inerte ou au four.<\/p>\n

Vieillissement par trempe du titane Gr.5\u00a0<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n
Grade<\/td>\nTemp\u00e9rature<\/td>\nTemps\/h<\/td>\n<\/tr>\n
5e ann\u00e9e<\/td>\n480\u2103 -690\u2103<\/td>\n2-8<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div><\/section>
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Traitement thermique chimique<\/h2>
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Le traitement thermique chimique de l'alliage de titane vise principalement \u00e0 am\u00e9liorer la r\u00e9sistance \u00e0 l'usure, la stabilit\u00e9 thermique et la solidit\u00e9 de la surface. Comme nous le savons, l'alliage de titane a un coefficient de frottement \u00e9lev\u00e9 et une faible r\u00e9sistance \u00e0 l'usure (g\u00e9n\u00e9ralement environ 40% de moins que l'acier), et sa surface de contact est facile \u00e0 coller et provoque une corrosion par frottement. L'alliage de titane pr\u00e9sente une forte r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion en milieu oxydant, mais une faible r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion en milieu r\u00e9ducteur (acide chlorhydrique, acide sulfurique, etc.). Pour am\u00e9liorer ces propri\u00e9t\u00e9s, il est possible d'utiliser la galvanoplastie, la pulv\u00e9risation et le traitement thermique chimique, c'est-\u00e0-dire la nitruration, l'oxyg\u00e9nation et d'autres m\u00e9thodes. Apr\u00e8s la nitruration, la duret\u00e9 de la surface de nitruration est 2 \u00e0 4 fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle sans nitruration, ce qui peut manifestement am\u00e9liorer la r\u00e9sistance \u00e0 l'usure de l'alliage et sa r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion en milieu r\u00e9ducteur. La r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion de l'alliage peut \u00eatre augment\u00e9e de 7 \u00e0 9 fois par l'oxyg\u00e9nation, mais l'inconv\u00e9nient est qu'il y a une certaine perte de plasticit\u00e9 et de r\u00e9sistance \u00e0 la fatigue.<\/p>\n<\/div><\/section>
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