Analyse der Walztemperatur auf die Mikrostruktur und die Eigenschaften von Titanschmiedestücken

Die Qualität vonTitanschmiedeteile bestimmt direkt deren Servicezuverlässigkeit. Als zentraler Prozessparameter im Warmumformungsprozess beeinflusst die Walztemperatur tiefgreifend die endgültigen mechanischen Eigenschaften von Produkten, indem sie das Phasenumwandlungsverhalten und die mikrostrukturelle Entwicklung innerhalb der Schmiedestücke reguliert.

 

 

Die Kristallstruktur von Titanlegierungen ändert sich mit der Temperatur, mit einem kritischen Punkt für die Phasenumwandlung (885–900 Grad für kommerziell reines Titan und 980–1010 Grad für Gr5-Legierung). Auf dieser Grundlage wird das Walzen in drei Kategorien unterteilt: Phasenzone, +-Phasenzone und kritische Zone, mit erheblichen Unterschieden in der mikrostrukturellen Entwicklung und den Eigenschaften.

 

β Phase Zone Rolling (>Phasenumwandlungspunkt)

Der Barren besteht aus einer kubisch zentrierten Phase (BCC) mit geringem Verformungswiderstand und guter Plastizität, wodurch er für die Verarbeitung mit großer Verformung geeignet ist. Barren können eine starke Verformung von 70 bis 80 % erfahren, um grobe Körner zu brechen und eine gleichmäßige Faserstruktur zu bilden. Nach dem Abkühlen neigt jedoch die Bildung von nadelförmigem Martensit dazu, dass es zu einem Ungleichgewicht zwischen Festigkeit, Plastizität und Zähigkeit kommt, was eine anschließende Optimierung der Wärmebehandlung erfordert.

 

+ Phasenzonenrollen (< Phase Transformation Point)

Dies ist das Kernwalzintervall für fertige Schmiedestücke, das meist auf 30–50 Grad unter dem Phasenumwandlungspunkt kontrolliert wird (z. B. 950–800 Grad für Gr5-Gesenkschmiedestücke). Das Material besteht aus einer Doppelphase aus einer hexagonal dicht gepackten (HCP) Phase und einer BCC-Phase. Die Verformung geht mit Kornfragmentierung und Phasenverfeinerung/Sphäroidisierung einher, was die Bildung einer idealen Struktur aus gleichachsiger Phase und lamellarer -transformierter Phase ermöglicht, die Festigkeit und Plastizität in Einklang bringt.

 

Kritisches Zonenrollen (nahe dem Phasenumwandlungspunkt)

Die Struktur ist gemischt und ungleichmäßig, was dazu führt, dass die Schmiedeeigenschaften schwanken. Ohne besondere Anforderungen ist es nicht zu empfehlen.

 

 

 

 

Phasenzonenrollen

Nach dem Abkühlen bildet sich nadelförmiger Martensit, der eine hohe Festigkeit, aber eine geringe Plastizität und Zähigkeit zur Folge hat. Eine unzureichende Verformung neigt dazu, die ursprünglichen Korngrenzen beizubehalten und eine kontinuierliche Korngrenzenphase zu erzeugen, was die Zähigkeit verringert, Spannungskonzentrationen verursacht und die Betriebssicherheit beeinträchtigt.

 

+ Phasenzonenrollen

Dies ist die optimale Wahl für den Ausgleich von Festigkeit und Plastizität. Eine angemessene Temperaturkontrolle kann die Körner verfeinern und die Phasenzusammensetzung optimieren, um die Eigenschaften zu verbessern.

 

Eigenschaftseinheitlichkeit

Große -Schmiedeteile neigen aufgrund von Temperaturgradienten zu Unterschieden in der Oberflächen-Kernstruktur/-eigenschaften. Durch die Optimierung von Temperatursystemen (z. B. Walzen mit mehreren Durchgängen) kann dies verbessert werden.

 

 

Titanlegierungen vom -Typ und nahezu- -Typ

Der Barrenzerfall erfordert eine relativ hohe Phasenzonentemperatur (1180–900 Grad), um den Verformungswiderstand zu verringern und die Produktivität zu verbessern. Vorformen und Gesenkschmieden müssen auf die +-Phasenzone reduziert werden, um gute mikrostrukturelle Eigenschaften sicherzustellen. Diese Legierungen reagieren sehr empfindlich auf die Walztemperatur; Zu hohe Temperaturen führen leicht zu Kornwachstum, während zu niedrige Temperaturen die Verformungsbeständigkeit erhöhen und zu Rissbildung führen.

 

+ -Typ Titanlegierungen (z. B. Gr5)

Als am weitesten verbreiteter Typ verfügen sie über einen breiten Walztemperaturbereich, fertige Schmiedestücke müssen jedoch in der +-Phasenzone streng kontrolliert werden. Am Beispiel von Gr5 beträgt die Bruchtemperatur des Barrens 1200–850 Grad (Phasenzone), die Vorformtemperatur beträgt 1000–800 Grad ( + Phasenzone nahe dem Phasenumwandlungspunkt) und die Gesenkschmiedetemperatur beträgt 950–800 Grad (typische + Phasenzone). Durch die mehrstufige Temperaturregelung werden sowohl Verarbeitungseffizienz als auch Produktleistung ausgeglichen.

 

Nahezu- -Typ-Titanlegierungen

Diese Legierungen haben eine niedrige Phasenumwandlungstemperatur und können über einen weiten Temperaturbereich gewalzt werden. Zu hohe Temperaturen, die zu übermäßigem Kornwachstum führen, müssen jedoch vermieden werden. Sie werden normalerweise in der +-Phasenzone gewalzt, um eine Struktur zu erhalten, die Festigkeit und Zähigkeit in Einklang bringt.

 

 

Genaue Lokalisierung der Phasenumwandlungstemperatur

Bestimmen Sie den /-Phasenumwandlungspunkt bestimmter Legierungen durch Wärmeausdehnungsexperimente oder metallografische Analysen, um die Phasenzone und die +-Phasenzone zu unterteilen und mikrostrukturelle Defekte zu vermeiden, die durch eine Fehleinschätzung der Intervalle verursacht werden.

 

Wählen Sie nach Bedarf Rollintervalle aus

Priorisieren Sie das Walzen mit großer -Verformung in der Phasenzone für den Blockabbau, um die ursprüngliche Struktur zu verbessern, und priorisieren Sie die +-Phasenzone für fertige Schmiedestücke, um Festigkeit und Plastizität auszugleichen. Bei Schmiedestücken, die eine hohe Zähigkeit erfordern, kann die Walztemperatur in der +-Phasenzone entsprechend gesenkt werden, um die Körner zu verfeinern.

 

Optimieren Sie die Steuerung des Temperaturgradienten

Verwenden Sie für große Schmiedestücke das „Niedrigtemperatur-Schnellwalzen“ oder das „Mehrfachdurchgangswalzen“, um den Oberflächen-{3}Kerntemperaturunterschied zu verringern und die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften zu verbessern.

 

Synergien mit anschließender Wärmebehandlung

Glühen Sie nach dem Phasenzonenwalzen, um die nadelförmige Struktur zu verfeinern, und führen Sie nach dem Phasenzonenwalzen eine Lösungsalterung durch, um die Festigkeit weiter zu verbessern.