1. Постановка задачи
В ходе пробного производства поковок TC4 несколько-показателей производительности поковок оказались неудовлетворительными, в том числе срок службы "излома под напряжением" ниже 5 часов. Анализ следует начать с металлургической структуры и морфологии TC4, а затем изучить процесс ковки.
2. Характеристики микроструктуры TC4.
Титановый сплав TC4 представляет собой альфа+бета-сплав (Ti-6Al-4V). Отожженная структура представляет собой альфа+бета-фазу, содержащую около 6% альфа-стабилизирующего элемента алюминия; Ванадий слабо стабилизирует бета, поэтому доля отожженного бета невелика - около 7-10%. В зависимости от термообработки и термических условий работы пропорции фаз, природа и морфология сильно изменяются. Бета-трансус составляет около 1000 градусов:
| Нагрев и деформация | Структура | Характеристики |
|---|---|---|
| 950 градусов, прохладный воздух | Первичная альфа + трансформированная бета | Сбалансированный |
| 1100 градусов, воздух прохладный | Грубая полностью преобразованная бета-версия (Видманстаттен) | Меньшая пластичность и ударная вязкость; лучшее сопротивление ползучести |
| Над бета-трансусом большая деформация. | Структура корзины-плетения (сетки) | Пластичность/прочность лучше, чем у Видманштеттена; хорошие характеристики при высоких-температурах и ползучести |
| Ниже бета-трансуса значительная деформация | Равноосная структура | Наилучшие общие характеристики - высокая пластичность и ударная вязкость |
3. Основные причины снижения производительности
Судя по микроструктурному анализу, снижение производительности TC4 обычно вызвано двумя причинами ковки: (1) слишком высокой температурой нагрева -, достигающей или превышающей бета-переход, что приводит к укрупнению бета-зерен и уменьшению удлинения/усадки сечения; (2) недостаточная или чрезмерная однократная-деформация. Сопротивление деформации титана высокое, но теплопроводность низкая; во время ковки локальная температура может превышать бета-переход, а слишком большая или низкая деформация может привести к укрупнению зерен.
4. Корректировки процесса и результаты
Поддерживайте нагрев заготовки ниже температуры бета-перехода (температура печи и начала-ковки не слишком высокая).
Используйте легкие-удары-быстрые удары молотком -, чтобы уменьшить деформацию за один удар, чтобы избежать локального перегрева и рекристаллизационного агрегирования.
Установите после-термическую обработку ковки на 760-770 градусов (ниже исходного параметра). - Отклонение температуры печи выше 780 градусов снижает производительность.
С учетом этих поправок все эксплуатационные показатели были достигнуты, в том числе срок службы при разрушении под напряжением более 5 часов. Проверка производства с использованием той же практики подтвердила полученные результаты.
5. Заключение
При производстве поковок из титанового сплава TC4 строго контролируйте параметры процесса ковки: во-первых, легкая-ударная-быстрая ковка с уменьшенной однократной-деформацией удара; во-вторых, пост-термическая обработка при температуре 760–770 градусов. Это обеспечивает качество ковки.
6. Более широкий контекст
Поковка из титанового сплава широко используется в авиационной и аэрокосмической промышленности; изотермическая ковка используется для изготовления деталей двигателей и деталей конструкции самолетов, а также все чаще в автомобильной, энергетической и военно-морской промышленности. Высокотемпературные-алюминиды титана-и интерметаллические сплавы находятся в стадии активных исследований наряду с процессами их деформации.
