Care sunt caracteristicile procesului de prelucrare la rece pentru barele și firele din aliaj de titan?

 

Caracteristicile cristalo-structurale ale aliajelor de titan au ca rezultat o dificultate mult mai mare de prelucrare la rece în comparație cu oțelurile carbon obișnuite și aliajele de cupru. Pentru aliaje de titan de tip - și de tip + -(Grad 1,Clasa 5), numărul de sisteme de alunecare operabile la temperatura camerei este limitat; deformarea generează cu ușurință gemeni și duce la o rată ridicată de întărire. Deși aliajele de titan de tip - posedă o formabilitate la rece relativ superioară, încurcarea prin dislocare și întărirea texturii apar totuși sub deformare mare. Selectarea necorespunzătoare a parametrilor de prelucrare la rece poate cauza cu ușurință ruperea firului, zgârierea suprafeței, fisurarea indusă de stres rezidual, anizotropie excesivă a proprietăților mecanice și alte defecte.

 

 

1. Principiile procesului

Tragere la rece: semifabricatul este tras printr-o matriță sub forță externă pentru a realiza reducerea și alungirea diametrului.

Prelevare rotativă la rece: lovire radială de înaltă frecvență cu ciocane, potrivită pentru reducerea cu precizie a diametrului barelor de dimensiuni mari.

Laminare la rece: Formare prin compresia rolelor, aplicată în principal pe piese cu forme speciale și pe fire de dimensiuni mici până la mijlocii.

 

2. Caracteristici materiale

Întărire pronunțată. Reducerea suprafeței cu o singură trecere variază de la 10% la 20%. Deformarea excesivă cauzează ruperea materialului și lipirea matriței. + Aliajele de titan prezintă o întărire mai puternică, în timp ce aliajele de titan oferă o plasticitate mai bună la rece.

 

Titanul are activitate de suprafață mare și este predispus la sudare la rece și lipire a matriței. Sunt necesari lubrifianți solizi speciali și pretratare semifabricată; schemele de ungere orientate pe oțel nu pot fi adoptate direct.

Deformarea la rece produce textura firului și aduce proprietăți mecanice anizotrope. Recoacerea poate doar să slăbească textura, mai degrabă decât să o elimine complet.

 

Deformarea neuniformă lasă tensiuni reziduale de tracțiune, afectând rezistența la coroziune și performanța la oboseală. Pentru prelucrarea cu mai multe treceri se adoptă recoacere intermediară de detensionare.

 

 

1. Cereale

Granulele echiaxiale originale sunt alungite pentru a forma microstructuri fibroase. Sub deformare mare, boabele alungite se fragmentează și generează subgranule de deformare. Pe lângă alunecare, faza hexagonală compactă (HCP) dezvoltă gemeni de deformare, care segmentează boabele și împiedică mișcarea de dislocare.

 

2. Luxații

Deformarea la rece crește densitatea de dislocare și produce încurcături de dislocare, celule de dislocare și subgranule, care constituie mecanismul de bază al întăririi prin prelucrare la rece.

 

3. Faze

Deformarea aliajelor de titan este realizată prin alunecare și înfrățire a fazelor. Deformarea la rece a aliajelor metastabile de titan poate declanșa → '' transformarea martensitică, care afectează rezistența și elasticitatea. Aliajele stabile de titan se deformează în principal prin alunecarea de dislocare a fazei și suferă cu greu transformarea de fază.

 

 

1. Deformare totală la rece

Deformarea crescută la rece crește rezistența și duritatea, dar reduce plasticitatea aliajelor de titan.

Deformare scăzută la rece: întărire slabă, creștere ușoară a rezistenței, plasticitate favorabilă, stres rezidual scăzut și textură ușoară. Potrivit pentru fire de fixare cu plasticitate ridicată.

 

Deformare moderată la rece: rezistență crescută și alungire scăzută; se formează microstructură fibroasă și textură evidentă. Aceasta este calea obișnuită de proces pentru firele de titan de înaltă rezistență.

 

Deformare mare la rece: Înmulțirea masivă a luxațiilor duce la îmbunătățirea substanțială a rezistenței, însoțită de plasticitate deteriorată și fragilitate crescută, precum și stres rezidual și textura proeminente. Este adoptat doar pentru un număr mic de componente de înaltă rezistență și elasticitate ridicată, iar produsele finite necesită o recoacere suficientă pentru eliberarea tensiunilor.

 

2. Alocarea trecerii și recoacerea intermediară

Având în vedere deformarea totală fixă, trecerile de tragere sau laminare afectează randamentul produsului și uniformitatea proprietății. Deformarea mare într-o singură trecere provoacă cu ușurință concentrarea tensiunilor și fisuri de suprafață. Deformarea cu mai multe treceri la deformare mică combinată cu recoacere intermediară ameliorează întărirea prin lucru, facilitează formarea și oferă proprietăți mai uniforme ale materialului.

Recoacere de recuperare: elimină stresul rezidual și restabilește parțial plasticitatea cu o mică reducere a rezistenței, utilizat în principal pentru ameliorarea tensiunilor produselor finite.

Recoacere prin recristalizare: Înmoaie complet materialele pentru trefilarea ulterioară la rece. Temperatura excesiv de ridicată sau timpul prelungit de menținere provoacă îngroșarea cerealelor, ceea ce degradează rezistența și performanța la oboseală. Recoacerea aliajelor de titan va fi efectuată în vid sau atmosferă inertă pentru a preveni absorbția hidrogenului și oxigenului, evitând fragilizarea hidrogenului și deteriorarea tenacității.

 

3. Calitatea suprafeței și performanța serviciilor

Zgârieturile, gropile și micro-fisurile induse de prelucrarea la rece tind să inițieze ruptură prin oboseală și coroziune prin tensiune. Performanța la oboseală a barelor și firelor de titan este foarte sensibilă la defectele de suprafață. Lubrifierea optimizată și controlul stării matrițelor îmbunătățesc starea suprafeței și prelungesc durata de viață la oboseală. Chiar și defecte minore ale suprafeței pot reduce semnificativ rezistența la oboseală.

 

 

Defect	Cauzele principale	Contramăsuri de control
Ruperea firului în timpul tragerii	Deformare excesivă într-o singură trecere, întărire acumulată, defecte de suprafață ale semifabricatelor, defecțiune de lubrifiere, fragilizare cu hidrogen	Reducerea reducerii cu o singură trecere; crește recoacere intermediară; lustruiți semifabricate pentru a elimina defectele de suprafață; controlați strict conținutul de hidrogen
Zgârierea și exfolierea suprafeței	Sudarea la rece și lipirea matrițelor între titan și matrițe	Optimizați acoperirea suprafeței goale; adoptă matrițe din carbură cimentată; controlează unghiul conului matriței și finisarea suprafeței
Fisurare indusa de stres rezidual	Tensiune reziduală excesivă de întindere după deformarea în mai multe treceri	Implementați recoacere intermediară de detensionare; controlează viteza de răcire
Anizotropie de proprietate excesivă	Textura de deformare intensa	Controlați în mod rezonabil deformarea totală; optimizarea regimului de recoacere; ajustați textura inițială goală dacă este necesar

 

Referințe

[1] Zhou Zongyi. Starea de dezvoltare și metodele de consolidare a aliajelor de titan de înaltă rezistență[J]. Jurnalul Universității de Tehnologie din Beijing, 2022.

[2] Sun Xiaoping. Mecanismul de evoluție a microstructurii și texturii aliajelor de titan sub reglarea sinergică a laminare-destire-recoacere-răcire[J]. Materiale metalice rare și inginerie, 2025.

[3] Dong Jie. Efectele proceselor de fabricație ale barelor medicale din aliaj de titan TC4 de înaltă plasticitate asupra microstructurii și proprietăților[J]. Lumea metalelor, 2021.

 

 

Ruihang, ca producător direct de produse din titan, furnizează materii prime de calitate optimă pentru producția dumneavoastră de componente de precizie. Dacă aveți nevoi de cumpărare despre bare/plăci din aliaj de titan, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați prin e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com