Cách cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn của ống hợp kim TC11, chất liệu hợp kim titan

Quá trình cacbon hóa hợp kim titan tạo ra pha TiC trên bề mặt, có độ cứng rất cao. Tuy nhiên, khả năng liên kết của lớp TiC với chất nền rất kém, cản trở việc sử dụng thực tế. Nhiệt độ quá cao sẽ đẩy nhanh quá trình phát triển của hạt cacbua titan:

1. Nhiệt độ thiêu kết. Nhiệt độ thiêu kết cuối cùng của cacbua xi măng nối thép mangan cao titan thường được lấy là 1420 độ, phù hợp hơn. Nhiệt độ thiêu kết không được quá cao. Thậm chí, pha liên kết còn bị mất kim loại ở pha lỏng, khiến pha cứng xảy ra lân cận, kết tụ và phát triển, hình thành nguồn đứt gãy. Đây là lý do tại sao pha liên kết giữa các hạt của pha cứng được phân tích trước đó trở nên ít hơn. Tất nhiên, nhiệt độ thiêu kết không được quá thấp, nếu không hợp kim sẽ bị nung chưa đủ. Đặc biệt là trong 3 giai đoạn khử liên kết, khử và thiêu kết pha lỏng.

2, tốc độ gia nhiệt thiêu kết. Tốc độ gia nhiệt thiêu kết hợp kim như vậy không nên nhanh. Kiểm soát chặt chẽ tốc độ gia nhiệt và thời gian giữ. Bởi vì ở giai đoạn khử keo ở nhiệt độ thấp, phôi sẽ giải phóng ứng suất nén và quá trình bay hơi của chất tạo hình, nếu tốc độ gia nhiệt nhanh thì sẽ quá muộn để chất tạo hình bay hơi và hóa lỏng thành hơi, khiến phôi bị vỡ. hoặc hiện tượng nứt vi mô; 900 độ so với giai đoạn khử, để phôi có đủ thời gian để loại bỏ các nguyên liệu thô được sử dụng trong bột (ví dụ: hợp kim trung gian Mn2Fe) trong các chất bay hơi và oxy; Vào giai đoạn thiêu kết pha lỏng, cũng cần thiết Khi bước vào giai đoạn thiêu kết pha lỏng, cũng cần phải làm chậm tốc độ tăng nhiệt độ để phôi được hợp kim hóa hoàn toàn.

Titan ở nhiệt độ cao sẽ phản ứng với oxy, nitơ và các loại khí khác, gây ra hiện tượng đông cứng, nhiệt độ cao ({0}} độ) để thấm nitơ, do đó độ cứng Vickers trên bề mặt của nó lên tới 700 hoặc hơn; thông qua bề mặt, trong khí argon với lượng nitơ hoặc oxy thích hợp, để độ cứng bề mặt có thể tăng lên 2-3 lần; thông qua lớp mạ ion, sao cho bề mặt tạo ra một lớp titan nitrit, độ dày trong 5 Độ dày khoảng 5 micron và độ cứng Vickers bề mặt cao tới 16,000-20,{{ 7}}; mạ crom và như vậy. Khi thấm nitơ, có thể hình thành các vùng khác nhau, nếu hàm lượng oxy không quá cao sẽ hình thành lớp ngoài gồm titan nitrit, có màu vàng và độ cứng 14,000-17,000 MPa, nhưng lớp titan nitrit này rất khó hình thành vì khi nhiệt độ thấm nitơ thấp, hoặc khi nung đến nhiệt độ cao (ủ), nitơ bị hòa tan hoàn toàn vào dung dịch rắn titan trên bề mặt kim loại, và lớp titan nitride không còn tăng lên hoặc biến mất trong quá trình xử lý nhiệt. Do đó, khi tìm thấy lớp titan nitrit, lớp dung dịch rắn titan đã hòa tan vào nitơ, lớp này cũng có độ cứng cao nhưng độ cứng lõi lại giảm. Khi sử dụng amoniac để thấm nitơ, những thay đổi về tổ chức sẽ xảy ra do ảnh hưởng của sự thẩm thấu hydro. Titan nitrit cứng và dẫn điện. Nhiệt sinh ra của titan nitrit vượt quá nhiệt của tất cả các oxit titan. Do đó, cần phải chú ý rằng quá trình thấm nitơ được thực hiện trong điều kiện loại bỏ hoàn toàn oxy. Phản ứng bề mặt giữa titan và nitơ diễn ra theo mô hình parabol theo thời gian. Do đó, tốc độ thấm nitơ giảm khi tăng thời gian thấm nitơ. Do tốc độ khuếch tán của nitơ trong lớp titan nitrided nhỏ hơn tốc độ khuếch tán của nitơ trong vùng lỏng của dung dịch rắn titan bên dưới nên không thể tạo thành lớp nitrided dày và nitơ hoặc amoniac phải có độ tinh khiết cao. Bởi vì oxy không chỉ ngăn cản sự hình thành lớp nitride mà còn khiến lớp bề mặt loại bỏ lớp oxit ở nhiệt độ cao hơn nên độ ẩm (độ ẩm) phải thấp đến mức như vậy, ngay cả khi nó đạt đến điểm nóng chảy.

Sự xâm nhập của boron trên bề mặt titan tạo ra pha TiB2, pha này cũng rất cứng. Theo tài liệu, các phần titan ngâm được nhúng trong bột bo vô định hình và bột A1203, một nửa hỗn hợp bột (đã thêm 0,75% - 1,0% lượng NH4F * HF) ở nhiệt độ 1010 độ bảo quản trong 1 giờ, bạn có thể tạo ra lớp TiB2. Trong các điều kiện trên, độ dày của lớp phủ thay đổi tùy theo các hợp kim khác nhau, độ dày lớp phủ titan nguyên chất công nghiệp là 25p, hợp kim titan TC4 được hình thành trên độ dày 20um, độ cứng trong khoảng HV{13}}. Yêu cầu về nhiệt độ thâm nhập của Boron rất cao, điều này khiến cho ứng dụng của nó phải chịu những hạn chế nhất định. Nếu đầu tiên là sắt mạ điện ở tấm titan, sau đó là quá trình boron hóa, có thể giảm nhiệt độ boron hóa xuống 870 độ C, độ dày lớp phủ lên tới 40um, độ cứng có thể lên tới HV2300. do titan cũng phản ứng với nitơ nên nó phải được sử dụng làm chất mang argon. Nếu bạn sử dụng hỗn hợp khí oxy/nitơ (không khí) làm nguồn oxy thì ở nhiệt độ khuếch tán oxy (khoảng 850 độ C) sẽ tạo thành đủ nitrit, nó sẽ làm giảm sự khuếch tán của oxy. Để tối ưu hóa độ sâu và sự phân bố của lớp khuếch tán oxy, nồng độ oxy cần phải đủ cao để tạo ra tốc độ khuếch tán lớn. Tuy nhiên, nó không thể đủ cao để tạo thành màng oxit bề mặt liên tục, được cho là có tác dụng ngăn chặn sự khuếch tán.

Mục đích của việc làm cứng bề mặt là cải thiện khả năng chống mài mòn và loại bỏ nguy cơ bám dính lẫn nhau của các bộ phận hoạt động trong điều kiện ma sát. Có thể sự gia tăng độ cứng đi kèm với sự gia tăng khả năng chống ăn mòn và độ bền mỏi. Mối quan tâm đầu tiên ở đây là sự cải thiện độ cứng bề mặt, bản thân quá trình và ảnh hưởng của nó đến việc cải thiện độ cứng bề mặt. Việc làm cứng bề mặt phải được thực hiện và kiểm soát tốt trong lò có môi trường bảo vệ có áp suất, cho phép thành phần khí ở cuối quá trình xử lý có thể dễ dàng thay đổi để tạo ra lớp rutil đồng nhất không xốp. Kết quả tương tự như quá trình TO. Bằng cách này, đây là quy trình một bước, chưa kể đến quy trình ba bước như trong trường hợp quy trình kết hợp BDO/TO, giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể. Quá trình này chỉ sử dụng khí trơ hoàn toàn - argon và oxy - và do đó thân thiện với môi trường, không độc hại và không góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính. Mặc dù quy trình này tốt nhưng việc xử lý chân không rất tốn kém và có những vấn đề kiểm soát rõ ràng trong quy trình oxy hóa/khuếch tán hai bước. Ngay cả khi thời gian khuếch tán trong chân không là cố định, những thay đổi nhỏ về lượng oxit hình thành trong bước này có thể dẫn đến sự khác biệt đáng kể trong sự phân bố độ cứng tiếp theo.