Caratteristiche di rammollimento ad alta-temperatura e controllo della forgiatura delle leghe di titanio

Il rammollimento ad alta-temperatura è la legge fisica fondamentale della forgiatura delle leghe di titanio. L’aumento della temperatura intensifica il movimento termico atomico e riduce la resistenza alla dislocazione, portando a un calo significativo della resistenza del materiale e della resistenza alla deformazione. Questa è la base per la formatura plastica dileghe di titanio, ma tende anche a causare problemi di processo come ingrossamento della grana, prestazioni irregolari e difetti di formatura.

 

 

1. Ammorbidimento fisico

La temperatura elevata aumenta la vibrazione atomica del reticolo e indebolisce il legame atomico, riducendo notevolmente la resistenza al movimento delle dislocazioni. Le leghe di titanio hanno un'elevata resistenza alla deformazione a temperatura ambiente, mantenendo oltre il 65% della loro resistenza a 400 gradi e scendendo rapidamente sopra i 600 gradi. In questa fase, lo stress da flusso diminuisce continuamente con l'aumento della temperatura, in conformità alla legge comune dei metalli.

 

2. Ammorbidimento della trasformazione di fase

+ regione a due-fasi: La deformazione è dominata da -scorrimento di fase e -deformazione coordinata di fase, con ammorbidimento accompagnato da recupero dinamico in cui le dislocazioni si riorganizzano ma non possono eliminare completamente l'indurimento.

 

regione mono-fase: Buona plasticità e bassa resistenza alla deformazione, ma i grani tendono a ingrossarsi, con conseguente sostanziale diminuzione della resistenza e della tenacità dei pezzi forgiati.

 

Vicino alla regione della-fase-di trasformazione: Effetti ottimali di ammorbidimento e plasticità, adatti per la forgiatura di precisione, ma con una finestra di controllo del processo molto ristretta.

 

3. Ammorbidimento dinamico

Recupero dinamico: si verifica principalmente a temperature medio-basse e velocità di deformazione elevate. Le lussazioni si riorganizzano tramite scivolamento e salita, con effetto ammorbidente limitato e incrudimento residuo.

 

Ricristallizzazione dinamica: Si verifica principalmente ad alte temperature e basse velocità di deformazione. Nuovi grani si nucleano e crescono, eliminando completamente l'indurimento e affinando la microstruttura. Ad esempio, quando Gr5 è deformato a 920–950 gradi e 0,01 s⁻¹, la ricristallizzazione dinamica è sufficiente e i grani possono essere raffinati a 5–10μm.

 

Ammorbidente superplastico: In intervalli di temperatura specifici e velocità di deformazione estremamente basse, la deformazione è dominata dallo scorrimento dei bordi dei grani, con allungamento superiore al 1000%, adatto per formare componenti complessi di precisione.

 

 

1. Titanio commercialmente puro

Caratteristiche ammorbidenti: Prestazioni stabili al di sotto di 300 gradi, rapida riduzione della resistenza al di sopra di 350 gradi e resistenza alla deformazione a 600 gradi è solo 1/5 di quella a temperatura ambiente.

 

Punti di processo: temperatura di forgiatura 800–900 gradi, protezione contro l'ossidazione ad alta-temperatura richiesta; buona formabilità, adatto per forgiatura a stampo aperto e convenzionale a stampo chiuso.

 

2. + Digita

Caratteristiche ammorbidenti: Il più utilizzato, elevata resistenza a 400–500 gradi, evidente rammollimento superiore a 600 gradi e temperatura di trasformazione di fase T di circa 980–1020 gradi.

 

Differenze chiave:

Forgiatura nella regione +: forma una microstruttura duplex con resistenza-equilibrata e prestazioni di fatica ottimali.

Forgiatura nella regione: soggetta a ingrossamento della grana e durata a fatica notevolmente ridotta, utilizzata solo per grezzi di grandi-dimensioni.

 

3. Vicino- Tipo Alta-Temperatura

Caratteristiche ammorbidenti: Contiene elementi come Sn, Zr, Si, con forte resistenza al rammollimento a 600–650 gradi ed eccellenti proprietà di scorrimento viscoso.

Punti di processo: Temperatura di forgiatura 950–1000 gradi, proporzione della fase di controllo inferiore al 30% per garantire stabilità alla temperatura elevata-.

 

4. Digitare

Caratteristiche ammorbidenti: Alto contenuto di Mo e V, elevata temperatura di trasformazione di fase, bassa resistenza alla deformazione ad alta-temperatura e buona temprabilità.

 

Punti di processo: Adottare la forgiatura della regione, una bassa velocità di deformazione per promuovere la ricristallizzazione dinamica ed evitare precipitazioni di fase irregolari.

 

 

1. Temperatura di forgiatura

Intervallo di temperatura: forgiatura convenzionale nella regione +; forgiatura di precisione/isotermica nella regione di trasformazione quasi-fase-; forgiatura solo per cogging di grandi dimensioni, seguita da forgiatura con finitura + regione.

 

Requisiti di controllo della temperatura: riscaldamento in forno sotto vuoto/atmosfera, controllo della temperatura ±5 gradi, mantenimento per 1–2 ore; fluttuazione della temperatura di stampo e billetta nella forgiatura isotermica ± 5 gradi, caduta di temperatura nella forgiatura convenzionale non superiore a 50 gradi; temperatura finale di forgiatura maggiore o uguale a 850 gradi per evitare fessurazioni.

 

2. Tasso di deformazione

Bassa velocità: per forgiatura isotermica/superplastica, microstruttura uniforme, adatta per parti di precisione aerospaziali.

Velocità media: per la forgiatura convenzionale a stampo chiuso, che bilancia efficienza e qualità.

Velocità elevata: solo per parti semplici, soggette a surriscaldamento, grana grossa e fessurazioni.

 

3. Grado e modalità di deformazione

Quantità di deformazione: passaggio singolo 40–60%, deformazione totale maggiore o uguale al 70% per affinare la microstruttura.

Modalità di deformazione: forgiatura isotermica ad alta precisione; forgiatura multi-direzionale per migliorare l'isotropia; forgiatura radiale adatta per parti di alberi lunghi.

 

4. Protezione-dalle alte temperature

Protezione vuoto/argon, contenuto di ossigeno<10ppm;

Utilizzare un rivestimento protettivo per la riduzione dell'attrito e la resistenza all'ossidazione;

Riduci il tempo di mantenimento-della temperatura elevata e funziona ininterrottamente.

 

5. Stampi e attrezzature

Stampi: stampi a base di molibdeno/nichel-per forgiatura isotermica, preriscaldati a oltre l'80% della temperatura della billetta, riparazione dello stampo quando l'usura supera 0,2 mm.

Attrezzatura: adotta una pressa servoidraulica con misurazione della temperatura a infrarossi-controllo della temperatura a circuito chiuso.

 

6. Simulazione digitale

Utilizza DEFORM, ABAQUS per simulare le variabili del campo e l'evoluzione della microstruttura, riducendo il tasso di scarto del 20% e migliorando l'uniformità della microstruttura del 30%.

 

 

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