TA8 titaniumlegering: Kemi, varmebehandlingsvinduer og mølleverifikation
Oct 29, 2024
Hvad betegnelsen dækker over
TA8 tilhører den bearbejdede alfa-beta-gruppe af titanlegeringer, og ligesom resten af den familie bestemmes dens egenskaber af to ting: aluminiumækvivalenten, der styrker alfafasen, og indholdet af betastabilisator, der styrer, hvor meget betafase, der overlever ved stuetemperatur. Betegnelser og kemigrænser for bearbejdet titanium i det kinesiske system er fastsat af GB/T 3620.1, og barproduktkrav er dækket af GB/T 2965; den tilsvarende internationale rute er ASTM B348 for stang og billet og ASTM B265 for plade, plade og bånd.
En advarsel hører til forsiden af enhver TA8 ordre. Et handelsnavn er ikke en specifikation. Købere bør bede møllen om at oplyse betegnelsen og sammensætningsvinduet mod GB/T 3620.1 på certifikatet, fordi aluminiums- og vanadiumvinduet, der traditionelt er certificeret til TA8, er det samme vindue, som GB/T 3620.1 tildeler Ti-6Al-4V-klassen, og de to adskiller sig kun i mellemrummet for, at urenhedslofter gælder for en given varmemølle.
Kemiområder normalt certificeret
| Element | Rækkevidde eller maksimum | Fungere |
|---|---|---|
| Al | 5.5–6.75 % | Alfa-stabilisator, styrkende fast opløsning, sænker densiteten |
| V | 3.5–4.5 % | Beta-stabilisator, forbedrer plasticitet og varmestyrke |
| Fe | 0,30 % maks | Beta-stabilisator; overskydende indhold nedbryder oxidationsmodstanden |
| O | 0,20 % maks | Styrker alfa; hæver beta-transus og reducerer sejhed |
| N | 0,05 % maks | Stærk alfa-stabilisator; skal forblive lav for at beskytte duktiliteten |
| C | 0,08 % maks | Danner TiC over opløselighedsgrænsen |
| H | 0,015 % maks | Kontrollerer hydridskørhed |
| Ti | Balance | Matrix |
I den udglødede tilstand holder en alfa-beta-legering af denne familie typisk 10-15 % betafase, og denne fraktion er det, der giver karakteren dens kombination af styrke og formbarhed. Aluminium styrker ved fast opløsning i alfafasen; vanadium er et af de få legeringselementer, der øger styrke og plasticitet på samme tid, fordi det ikke øger c/a-forholdet i alfa-gitteret, som de fleste tilføjelser gør, og derfor forsinker den skørhed, som langtidseksponering ellers kan frembringe.
Hvordan Beta Transus indstiller vinduet
Det mest nyttige tal for en varmebehandlingsplan er beta-transus, den temperatur, ved hvilken den sidste alfafase konverteres til beta. For denne familie sidder den tæt på 995 grader, men den bevæger sig med interstitielt indhold: ilt og nitrogen hæver den, og en varme i toppen af iltområdet kan sidde 20 grader højere end en ren. Behandling over transus ødelægger den bearbejdede alfa-beta-struktur og producerer det grove, pladelignende-omdannelsesprodukt, som ikke kan genvindes ved efterfølgende varmebehandling.
Det praktiske skema fungerer derfor under transus med en margin, der tager højde for ovnens ensartethed. En mølle, der ikke kan påvise ovnundersøgelsesdata og en målt transus for varmen, arbejder blindt, og den resulterende spredning viser sig som inkonsistente trækresultater på tværs af nominelt identiske stænger.
Varmebehandlingsplaner
| Behandling | Typisk vindue | Køling | Formål |
|---|---|---|---|
| Stress lindring | 540-650 grader | Luft | Fjerner restspænding efter bearbejdning eller formning |
| Omkrystallisationsudglødning | 700-800 grader | Luft eller ovn | Genskaber duktiliteten, den normale leveringstilstand |
| Opløsning behandle | 900–960 grader, under transus | Vandslukning | Producerer den martensitiske alfa-primære struktur, der er nødvendig for aldring |
| Alder | 480–595 grader i 4–8 timer | Luft | Udfælder fin alfa og øger styrken |
Resultater fra en opløsningsbehandlings- og alderscyklus på denne familie lander i området 1.000-1.150 MPa trækstyrke med 8-12 % forlængelse, mod ca. 895 MPa minimumstræk og 10 % minimumsforlængelse i udglødet tilstand under ASTM B348. Hårdhed i ældet tilstand falder almindeligvis mellem 33 og 40 HRC. Handelen er altid den samme: Den gamle tilstand køber styrke og slidstyrke og giver afkald på duktilitet og sejhed, så den bruges til strukturelle fittings og matricer i stedet for til tryk{12}}holdige dele.
Udglødning er leveringsbetingelsen for de fleste lager. Det aflaster den spænding, der indføres under varmbearbejdning og bearbejdning, forbedrer duktiliteten og gør materialet forudsigeligt for bearbejdning, hvilket betyder noget, fordi legeringens lave elasticitetsmodul allerede forårsager tilbagefjedring- omkring det dobbelte af rustfrit stål.
Ovnpraksis og atmosfære
Titanium er kemisk aktivt ved varmebehandlingstemperatur og vil optage ilt, nitrogen og brint, hvis ovnatmosfæren tillader det. Tre regler holder overfladen inden for specifikationen. Hold opladningen væk fra varmeelementer og sæt skærmplader, så der ikke kan opstå stråleoverophedning. Hold ilt- og nitrogenpartialtrykket lavt nok til, at det alfa-rige overfladelag, som dannes over omkring 980 grader i beta-legeringerne og ved lavere temperatur i alfa-kvaliteterne, forbliver tyndere end det materiale, der til sidst fjernes ved bearbejdning. Og mål brint efter enhver behandling udført i en reducerende eller en dårligt kontrolleret atmosfære, fordi absorberet brint ikke fjernes ved en simpel udglødning og kræver vakuumbehandling.
Hvad certifikatet skal bekræfte
Kemi fra den færdige stang eller fra en prøve, der er repræsentativ for den, ikke fra barren; trækstyrke, udbytte og forlængelse er resultatet af den leverede tilstand; varmebehandlingscyklussen inklusive temperaturer, tider og kølemedium; og brintindhold. Hvor køberen specificerer EN 10204 type 3.1 dokumentation, bør inspektørens erklæring knytte hvert testresultat til et bestemt varmenummer og til det faktiske prøveemne, således at data kan spores uden en anden runde korrespondance.
Ofte stillede spørgsmål
Q:Kan en TA8-ordre frigives på handelsnavnet alene?
A: Hellere ikke. Bed møllen om at angive betegnelsen og sammensætningsvinduet mod GB/T 3620.1 og produktkravene mod GB/T 2965, og sammenlign derefter disse grænser med certifikatet i stedet for med navnet på tegningen.
Q:Hvorfor afhænger varmebehandlingstemperaturen af den enkelte varme?
A: Fordi ilt og nitrogen flytter beta-transus opad, og transus er det, der definerer den sikre øvre grænse. To heats af samme karakter kan afvige med 20 grader eller mere i den grænse.
Q:Hvad sker der, hvis legeringen opvarmes over beta-transus?
A: Den bearbejdede alfa-betastruktur erstattes af groft transformeret beta, stuetemperatur-plasticiteten falder kraftigt, og ingen efterfølgende varmebehandling kan genoprette strukturen. Genopretning kræver omarbejdelse af materialet under transus.
Q:Hvilken tilstand skal bestilles til bearbejdede konstruktionsdele?
A: Udglødede lagermaskiner mere forudsigeligt og er den normale leveringstilstand. Opløsningsbehandlet og ældet materiale er kun specificeret, hvor den højere styrke og hårdhed er nødvendig, og den reducerede forlængelse er acceptabel.
Q:Hvordan optages brint under varmebehandling?
A: Fra fugt og kulbrinteforurening i ovnatmosfæren. Det viser sig som en stigning i målt brintindhold efter cyklussen, og modforanstaltningerne er en let oxiderende atmosfære eller vakuumudglødning.
Q:Hvilke internationale standarder dækker de samme produktformer?
A: ASTM B348 dækker stang og barre, ASTM B265 dækker plade, plade og strimmel, og ASTM B381 dækker smedegods. Kemi- og mekaniske godkendelsesgulve svarer i substansen til GB/T-ruterne, men køberen skal bekræfte, at møllen certificerer til den standard, der er angivet på indkøbsordren.
