Analisi della temperatura di laminazione sulla microstruttura e sulle proprietà dei pezzi fucinati in titanio

La qualità diforgiati di titanio determina direttamente l'affidabilità del loro servizio. Essendo un parametro di processo fondamentale nel processo di lavorazione a caldo, la temperatura di laminazione influisce profondamente sulle proprietà meccaniche finali dei prodotti regolando il comportamento di trasformazione di fase e l'evoluzione microstrutturale all'interno dei pezzi forgiati.

 

 

La struttura cristallina delle leghe di titanio cambia con la temperatura, con un punto critico di trasformazione di fase / (885~900 gradi per il titanio commercialmente puro e 980~1010 gradi per la lega Gr5). Sulla base di ciò, il rotolamento è diviso in tre categorie: zona di fase, zona di fase + e zona critica, con differenze significative nell'evoluzione e nelle proprietà microstrutturali.

 

β Phase Zone Rolling (>Punto di trasformazione di fase)

La billetta è costituita da una fase cubica a corpo centrato (BCC), caratterizzata da bassa resistenza alla deformazione e buona plasticità, che la rendono adatta per l'elaborazione di grandi deformazioni. I lingotti possono subire una deformazione del 70%~80% per rompere i grani grossolani e formare una struttura fibrosa uniforme. Tuttavia, la martensite aciculare tende a formarsi dopo il raffreddamento, portando a uno squilibrio tra resistenza, plasticità e tenacità, che richiede la successiva ottimizzazione del trattamento termico.

 

+ Fase di rotolamento della zona (< Phase Transformation Point)

Questo è l'intervallo di laminazione del nucleo per i pezzi fucinati finiti, per lo più controllato a 30~50 gradi sotto il punto di trasformazione di fase (ad esempio, 950~800 gradi per la forgiatura con stampo Gr5). Il materiale è costituito da una doppia fase di fase esagonale chiusa-impacchettata (HCP) e fase BCC. La deformazione è accompagnata dalla frammentazione dei grani e dall'affinamento/sferoidizzazione della fase, consentendo la formazione di una struttura ideale di fase equiassica + fase trasformata -lamellare, che bilancia resistenza e plasticità.

 

Rotolamento della zona critica (vicino al punto di trasformazione della fase)

La struttura è mista e irregolare, con conseguenti proprietà di forgiatura soggette a fluttuazioni. Non è raccomandato senza requisiti speciali.

 

 

 

 

Rotolamento della zona di fase

La martensite aciculare si forma dopo il raffreddamento, conferendo elevata resistenza ma bassa plasticità e tenacità. Una deformazione insufficiente tende a mantenere i bordi originali dei grani e a generare una fase continua dei bordi dei grani, riducendo la tenacità, causando concentrazione di stress e compromettendo la sicurezza del servizio.

 

+ Rotolamento della zona di fase

Questa è la scelta ottimale per bilanciare resistenza e plasticità. Un controllo ragionevole della temperatura può affinare i cereali e ottimizzare la composizione della fase per migliorare le proprietà.

 

Uniformità della proprietà

I pezzi fucinati di grandi-dimensioni sono soggetti a differenze nella struttura/proprietà del nucleo della superficie-a causa dei gradienti di temperatura. L'ottimizzazione dei sistemi di temperatura (ad esempio, laminazione multi-pass) può migliorare questo aspetto.

 

 

-Tipo e vicino- -Leghe di titanio

La rottura dei lingotti richiede una temperatura della zona di fase relativamente elevata (1180~900 gradi) per ridurre la resistenza alla deformazione e migliorare la produttività. La preformatura e la forgiatura devono essere ridotte alla zona della fase + per garantire buone proprietà microstrutturali. Queste leghe sono molto sensibili alla temperatura di laminazione; temperature eccessivamente elevate portano facilmente alla crescita del grano, mentre temperature eccessivamente basse aumentano la resistenza alla deformazione e sono inclini alla fessurazione.

 

+ -Tipo leghe di titanio (ad es. Gr5)

Essendo il tipo più utilizzato, hanno un ampio intervallo di temperature di laminazione, ma i forgiati finiti devono essere rigorosamente controllati nella zona della fase +. Prendendo Gr5 come esempio, la temperatura di rottura del lingotto è 1200~850 gradi (zona di fase), la temperatura di preformatura è 1000~800 gradi (+ zona di fase vicino al punto di trasformazione di fase) e la temperatura di forgiatura è 950~800 gradi (tipica + zona di fase). Attraverso il controllo della temperatura a più-fasi, sia l'efficienza di elaborazione che le prestazioni del prodotto sono bilanciate.

 

Leghe di titanio di tipo- -vicino

Queste leghe hanno una bassa temperatura di trasformazione di fase e possono essere laminate in un ampio intervallo di temperature, ma devono essere evitate temperature eccessivamente elevate che causano un'eccessiva crescita del grano. Solitamente vengono laminati nella zona della fase + per ottenere una struttura che bilancia resistenza e tenacità.

 

 

Localizzazione accurata della temperatura di trasformazione di fase

Determinare il punto di trasformazione di fase / di leghe specifiche attraverso esperimenti di dilatazione termica o analisi metallografica per dividere la zona di fase e la zona di fase +, evitando difetti microstrutturali causati da una valutazione errata degli intervalli.

 

Seleziona gli intervalli di rotazione secondo necessità

Dai priorità alla grande-deformazione di rotolamento nella zona di fase per la rottura del lingotto per migliorare la struttura originale e dai priorità alla zona di fase + per i pezzi forgiati finiti per bilanciare resistenza e plasticità. Per i fucinati che richiedono elevata tenacità, la temperatura di laminazione nella zona della fase + può essere opportunamente ridotta per affinare i grani.

 

Ottimizza il controllo del gradiente di temperatura

Adottare la "laminazione rapida a bassa-temperatura" o la "laminazione a passaggi multipli"-per pezzi fucinati di grandi-dimensioni per ridurre la differenza di temperatura superficiale-nuclea e migliorare l'uniformità delle proprietà.

 

Sinergizzare con il successivo trattamento termico

Ricottura dopo la laminazione della zona di fase per affinare la struttura aciculare ed eseguire l'invecchiamento della soluzione dopo la laminazione della zona di fase + per migliorare ulteriormente la resistenza.