Karakteristik-Pelembutan Suhu Tinggi Dan Kontrol Penempaan Paduan Titanium

Pelunakan-suhu tinggi adalah hukum fisika inti penempaan paduan titanium. Peningkatan suhu mengintensifkan gerakan termal atom dan mengurangi ketahanan dislokasi, yang menyebabkan penurunan kekuatan material dan ketahanan deformasi secara signifikan. Ini adalah dasar pembentukan plastikpaduan titanium, namun hal ini juga cenderung menyebabkan masalah proses seperti butiran menjadi kasar, kinerja tidak merata, dan cacat pembentukan.

 

 

1. Pelunakan Fisik

Peningkatan suhu meningkatkan getaran atom kisi dan melemahkan ikatan atom, sehingga mengurangi resistensi terhadap gerakan dislokasi. Paduan titanium memiliki ketahanan deformasi yang tinggi pada suhu kamar, mempertahankan lebih dari 65% kekuatannya pada 400 derajat, dan turun dengan cepat di atas 600 derajat. Pada tahap ini, tegangan aliran menurun secara terus menerus seiring kenaikan suhu, sesuai dengan hukum umum logam.

 

2. Fase Transformasi Pelunakan

+ dua-wilayah fase: Deformasi didominasi oleh -slip fasa dan -deformasi terkoordinasi fasa, dengan pelunakan disertai pemulihan dinamis di mana dislokasi tersusun ulang tetapi tidak dapat sepenuhnya menghilangkan pengerasan.

 

wilayah-fase tunggal: Plastisitas yang baik dan ketahanan terhadap deformasi yang rendah, tetapi butiran cenderung menjadi kasar, yang mengakibatkan penurunan kekuatan dan ketangguhan tempa secara signifikan.

 

Wilayah transformasi-fase-dekat: Efek pelunakan dan plastisitas yang optimal, cocok untuk penempaan presisi, namun dengan jendela kontrol proses yang sangat sempit.

 

3. Pelunakan Dinamis

Pemulihan dinamis: Sebagian besar terjadi pada suhu-sedang rendah dan laju regangan tinggi. Dislokasi disusun ulang melalui slip dan climbing, dengan efek pelunakan terbatas dan sisa pengerasan kerja.

 

Rekristalisasi dinamis: Sebagian besar terjadi pada suhu tinggi dan laju regangan rendah. Biji-bijian baru berinti dan tumbuh, sepenuhnya menghilangkan pengerasan dan pemurnian struktur mikro. Misalnya, ketika Gr5 dideformasi pada 920–950 derajat dan 0,01s⁻¹, rekristalisasi dinamis sudah cukup, dan butiran dapat dimurnikan hingga 5–10μm.

 

Pelunakan superplastik: Pada rentang suhu tertentu dan laju regangan yang sangat rendah, deformasi didominasi oleh geseran batas butir, dengan perpanjangan melebihi 1000%, cocok untuk membentuk komponen presisi yang kompleks.

 

 

1. Titanium Murni Secara Komersial

Karakteristik pelunakan: Performa stabil di bawah 300 derajat, pengurangan kekuatan cepat di atas 350 derajat, dan ketahanan deformasi pada 600 derajat hanya 1/5 dari ketahanan deformasi pada suhu kamar.

 

Poin proses: Suhu penempaan 800–900 derajat, diperlukan perlindungan terhadap-oksidasi suhu tinggi; sifat mampu bentuk yang baik, cocok untuk penempaan cetakan terbuka dan penempaan cetakan tertutup konvensional.

 

2. + Ketik

Karakteristik pelunakan: Yang paling banyak digunakan, kekuatan tinggi pada 400–500 derajat, pelunakan nyata di atas 600 derajat, dan suhu transformasi fasa T sekitar 980–1020 derajat.

 

Perbedaan utama:

Penempaan di wilayah +: Membentuk struktur mikro dupleks dengan kekuatan-ketangguhan dan kinerja kelelahan yang optimal.

Penempaan di wilayah: Rawan terhadap pengerasan butiran dan sangat mengurangi masa lelah, hanya digunakan untuk blanko berukuran-besar.

 

3. Dekat- Tipe Tinggi-Suhu

Karakteristik pelunakan: Mengandung unsur seperti Sn, Zr, Si, dengan ketahanan pelunakan yang kuat pada 600–650 derajat dan sifat mulur yang sangat baik.

Poin proses: Temperatur penempaan 950–1000 derajat, kontrol proporsi fase di bawah 30% untuk memastikan stabilitas-suhu tinggi.

 

4. Ketik

Karakteristik pelunakan: Kandungan Mo dan V yang tinggi, suhu transformasi fasa yang tinggi, ketahanan terhadap deformasi-suhu tinggi yang rendah, dan kemampuan pengerasan yang baik.

 

Poin proses: Mengadopsi penempaan wilayah, laju regangan rendah untuk mendorong rekristalisasi dinamis, dan menghindari pengendapan fase yang tidak merata.

 

 

1. Suhu Penempaan

Kisaran suhu: Penempaan konvensional di wilayah +; penempaan presisi/isotermal di wilayah transformasi-fase-hampir; penempaan hanya untuk cogging kosong besar, diikuti dengan + wilayah penyelesaian penempaan.

 

Persyaratan kontrol suhu: Pemanasan dalam tungku vakum/atmosfer, kontrol suhu ±5 derajat, tahan selama 1–2 jam; fluktuasi suhu cetakan dan billet pada penempaan isotermal ±5 derajat, penurunan suhu pada penempaan konvensional tidak melebihi 50 derajat; suhu penempaan akhir Lebih besar dari atau sama dengan 850 derajat untuk mencegah retak.

 

2. Laju Deformasi

Tingkat rendah: Untuk penempaan isotermal/superplastik, struktur mikro seragam, cocok untuk suku cadang presisi dirgantara.

Tarif sedang: Untuk penempaan cetakan tertutup konvensional, menyeimbangkan efisiensi dan kualitas.

Tingkat tinggi: Hanya untuk bagian sederhana, rentan terhadap panas berlebih, butiran kasar, dan retak.

 

3. Derajat dan Modus Deformasi

Jumlah deformasi: Lintasan tunggal 40–60%, deformasi total Lebih besar dari atau sama dengan 70% untuk menyempurnakan struktur mikro.

Mode deformasi: Penempaan isotermal dengan presisi tinggi; penempaan multi-arah untuk meningkatkan isotropi; penempaan radial cocok untuk bagian poros panjang.

 

4. Perlindungan-Suhu Tinggi

Perlindungan vakum/argon, kandungan oksigen<10ppm;

Gunakan lapisan pelindung untuk pengurangan gesekan dan ketahanan oksidasi;

Mempersingkat-waktu penahanan suhu tinggi dan beroperasi terus-menerus.

 

5. Dies dan Peralatan

Dies: Dies berbahan dasar molibdenum/nikel-untuk penempaan isotermal, dipanaskan hingga lebih dari 80% suhu billet, perbaikan die bila keausan melebihi 0,2 mm.

Peralatan: Gunakan mesin press hidrolik servo dengan pengukuran suhu inframerah kontrol suhu loop tertutup.

 

6. Simulasi Digital

Gunakan DEFORM, ABAQUS untuk mensimulasikan variabel lapangan dan evolusi struktur mikro, mengurangi laju sisa sebesar 20% dan meningkatkan keseragaman struktur mikro sebesar 30%.

 

 

Ruihang adalah perusahaan teknologi dan inovasi yang mengintegrasikan R&D, produksi, dan penjualan ke dalam satu sistem terintegrasi. Jika Anda memiliki kebutuhan pembelian, jangan ragu untuk menghubungi kami:Sam.Rui@bjrh-titanium.com.