1. Kerja sejuk Titanium tulen secara komersial
1.1 Kesukaran Pemprosesan
Bilik rendah - Kemuluran suhu dan sensitiviti pengerasan kerja: Pada suhu bilik, CP Ti mempunyai struktur kristal HCP dengan sistem slip terhad (hanya 3 sistem slip bebas), mengakibatkan keupayaan ubah bentuk plastik yang agak miskin berbanding dengan logam padu (FCC) yang berpusat (misalnya, aloi aluminium, keluli stainless austenit). Selain itu, CP Ti mempunyai kadar pengerasan kerja yang sangat tinggi - kekuatannya meningkat dengan ketara dengan peningkatan ijazah ubah bentuk sejuk. Sebagai contoh, selepas 20% rolling sejuk, kekuatan tegangan gred 2 CP Ti boleh meningkat dari awal 345-415 MPa kepada lebih daripada 550 MPa, manakala pemanjangannya jatuh dari 20-25% kepada kurang daripada 8%. Ini bermakna bahawa semasa pembentukan sejuk berterusan (seperti lukisan dalam, lenturan), bahan terdedah kepada retak jika rawatan perantaraan tidak dilakukan.
Rintangan ubah bentuk yang tinggi: CP Ti mempunyai kekuatan hasil yang tinggi dan tekanan aliran pada suhu bilik. Sebagai contoh, kekuatan hasil gred 2 CP Ti adalah kira-kira 275-345 MPa, yang jauh lebih tinggi daripada 6061 - T6 aluminium aloi (kira-kira 240 MPa) dan dekat dengan keluli rendah karbon (kira-kira 250-300 MPa). Beban pembentukan yang lebih tinggi diperlukan semasa pemprosesan sejuk, yang memajukan keperluan yang lebih tinggi untuk ketegaran dan kelebihan peralatan pembentukan.
Kepekaan kualiti permukaan: CP Ti mempunyai aktiviti kimia yang tinggi pada suhu bilik dan terdedah untuk membentuk filem oksida keras dan rapuh (TiO₂) di permukaan. Semasa ubah bentuk sejuk (seperti lukisan dan rolling), filem oksida mudah jatuh dan menyebabkan calar permukaan atau lekatan ke acuan, yang mempengaruhi kemasan permukaan bahan kerja. Di samping itu, jika permukaan mempunyai kecacatan (seperti microcracks), kepekatan tekanan mudah berlaku semasa pemprosesan sejuk, yang membawa kepada pengembangan kecacatan dan bahkan patah bahan kerja.
1.2 Keperluan Proses Khas
Rawatan penyepuhlindapan pertengahan: Apabila ijazah ubah bentuk sejuk melebihi 15-20%, pelepasan tekanan pertengahan penyepuhlindapan atau penyepadatan semula perlu dilakukan untuk menghapuskan pengerasan kerja, memulihkan kemuluran bahan, dan mengelakkan retak dalam pemprosesan berikutnya. Suhu penyepuhluran pada umumnya 600-700 darjah, dan masa pegangan adalah 0.5-2 jam, dengan penyejukan relau atau penyejukan udara untuk memastikan penghabluran semula bahan dan penghapusan tekanan dalaman.
Teknologi acuan dan pelinciran: Acuan hendaklah dibuat daripada kekerasan - yang tinggi dan pakai - bahan -bahan tahan (seperti karbida yang disemen atau tinggi - keluli kelajuan dengan salutan permukaan), dan permukaannya harus digilap untuk mengurangkan geseran. Pada masa yang sama, pelincir prestasi tinggi - (seperti molibdenum disulfide - pelincir berasaskan atau minyak pemprosesan titanium khas) mesti digunakan untuk membentuk filem pelincir yang stabil di antara acuan dan bahan kerja, mencegah lekatan, dan mengurangkan rintangan ubah bentuk dan calar permukaan.
Pretreatment permukaan: Sebelum pemprosesan sejuk, filem oksida permukaan dan kekotoran kosong titanium mesti dikeluarkan oleh kaedah seperti acar (asid campuran hidrofluorik asid dan asid nitrik, formula biasanya 2-5% hf + 15 - 20% hno₃ + air)
Kadar ubah bentuk terkawal dan jumlah ubah bentuk: Kadar ubah bentuk sejuk mestilah sederhana (secara amnya, kadar ketegangan dikawal pada 0.001-0.1 s⁻¹). Terlalu cepat kadar ubah bentuk akan menyebabkan bahan tidak mempunyai masa yang cukup untuk aliran plastik, yang membawa kepada retak; Terlalu lambat kadar akan mengurangkan kecekapan pengeluaran. Pada masa yang sama, jumlah ubah bentuk lulus - tunggal hendaklah dikawal dengan ketat (contohnya, satu- lulus kadar pengurangan sejuk secara amnya 5-10%, dan satu- lulus lentur sudut tidak lebih daripada 30 darjah)
2. Kerja panas titanium murni komersial
2.1 Kesukaran Pemprosesan
Julat suhu kerja sempit: Suhu peralihan fasa Cp Ti adalah kira -kira 882 darjah (struktur HCP (- fasa) diubah menjadi badan - struktur kubik berpusat (bcc) (- fasa) di atas suhu ini). Julat suhu kerja panas yang optimum umumnya 700-850 darjah (antara suhu bilik dan suhu peralihan fasa, iaitu, di rantau fasa -). Jika suhu lebih rendah daripada 700 darjah, bahan masih mempunyai rintangan ubah bentuk yang tinggi dan pengerasan kerja yang jelas; Jika suhu melebihi 850 darjah (dekat dengan suhu peralihan fasa), bijirin akan tumbuh dengan pesat, mengakibatkan struktur bijirin kasar bahan kerja, yang mengurangkan sifat mekanikal (seperti kekuatan dan keletihan). Di samping itu, jika suhu melebihi 882 darjah dan memasuki rantau fasa -, bijirin akan menjadi serius, dan juga fasa intergranular yang rapuh akan dibentuk selepas penyejukan, yang akan menghalang prestasi bahan.
Tinggi - pengoksidaan suhu dan sensitiviti pencemaran: CP Ti mempunyai kereaktifan kimia yang sangat kuat pada suhu tinggi (di atas 400 darjah), dan akan bertindak balas dengan oksigen, nitrogen, hidrogen, dan gas lain di udara untuk membentuk lapisan permukaan rapuh:
Pengoksidaan: Membentuk skala TiO₂ berliang dan rapuh, yang mengurangkan kualiti permukaan dan sifat mekanik bahan kerja;
Nitridation: Membentuk fasa keras dan rapuh, yang menjadikan bahan rapuh dan terdedah kepada retak semasa pemprosesan;
Penyerapan hidrogen: Membentuk fasa rapuh, yang membawa kepada pelindung hidrogen bahan dan mengurangkan ketangguhannya.
Kekonduksian terma yang rendah dan pengagihan suhu yang tidak sekata: Kekonduksian terma CP Ti hanya kira -kira 1/5 dari keluli dan 1/3 daripada aloi aluminium. Semasa pemprosesan panas, pemindahan haba di dalam bahan adalah perlahan, yang mudah menyebabkan pengedaran suhu yang tidak sekata di antara permukaan dan teras bahan kerja, mengakibatkan ubah bentuk yang tidak rata dan tekanan dalaman, dan juga retak atau ubah bentuk bahan kerja.
2.2 Keperluan Proses Khas
Kawalan suhu yang tepat: Suhu pemanasan mesti dikawal ketat dalam lingkungan 700-850 darjah, dan sisihan suhu tidak boleh melebihi ± 10 darjah. Peralatan pemanasan harus menggunakan ketepatan - relau elektrik terkawal atau relau vakum dan bukan pemanasan api terbuka (untuk mengelakkan pemanasan terlalu panas atau pemanasan yang tidak rata). Semasa pemprosesan, suhu bahan kerja perlu dipantau dalam masa nyata (menggunakan pengukuran suhu inframerah atau termokopel). Jika suhu turun di bawah 700 darjah, bahan kerja harus dikembalikan ke relau untuk memanaskan semula untuk mengelakkan pemprosesan di zon suhu rendah - dengan rintangan ubah bentuk yang tinggi.
Suasana pelindung atau salutan permukaan: Untuk mengelakkan pengoksidaan suhu tinggi - dan pencemaran gas, langkah -langkah perlindungan berikut boleh diambil:
Pemanasan vakum: Memanaskan bahan kerja dalam persekitaran vakum (ijazah vakum lebih besar daripada atau sama dengan 10 ⁻³ PA) untuk mengasingkan sepenuhnya udara dan mengelakkan tindak balas gas;
Perlindungan gas inert: Mengisi relau pemanasan dengan tinggi - kesucian argon atau nitrogen (nitrogen hanya sesuai untuk pemanasan suhu rendah - di bawah 600 darjah untuk mengelakkan nitridasi) untuk membentuk suasana perlindungan;
Permukaan anti - salutan pengoksidaan: Melapisi permukaan bahan kerja dengan salutan pengoksidaan anti - khas (seperti Glass - berasaskan salutan atau boron - berasaskan) sebelum pemanasan, yang boleh membentuk filem pelindung padat pada suhu tinggi untuk mengasingkan oksigen dan nitrogen.
Parameter proses kerja panas yang munasabah: Kadar ubah bentuk panas harus dikawal pada 0.1-10 s⁻¹ (fasa - CP Ti mempunyai keplastikan yang lebih baik dalam julat kadar ketegangan ini). Jumlah ubah bentuk lulus - tunggal harus meningkat dengan sewajarnya (umumnya 30-50%) untuk memanfaatkan sepenuhnya kepekaan bahan pada suhu tinggi dan mengelakkan pelbagai ubah bentuk kecil yang membawa kepada kasar bijirin. Selepas pemprosesan panas, bahan kerja perlu disejukkan dalam masa (penyejukan udara atau penyejukan air, bergantung kepada gred dan ketebalan bahan) untuk menindas pertumbuhan bijirin dan memastikan struktur gred -.
Post - Rawatan haba pemprosesan: Selepas kerja panas, bahan kerja perlu tertakluk kepada tekanan pelepasan atau penyepadatan semula untuk menghapuskan tekanan dalaman dan memperbaiki bijirin. Suhu penyepuh adalah 600-700 darjah, dan masa pegangan ditentukan mengikut ketebalan bahan kerja (umumnya 1-3 jam). Untuk kerja -kerja dengan keperluan prestasi tinggi, penyepuh dua (pemanasan pertama hingga 750 darjah untuk memegang, kemudian menyejukkan hingga 600 darjah untuk memegang, dan akhirnya penyejukan udara) boleh digunakan untuk mengoptimumkan lagi struktur dan sifat.
