Các khuyết tật rèn hợp kim titan và cách phòng ngừa chúng

Việc rèn hợp kim titan, do đặc điểm quy trình không phù hợp, việc kiểm soát chất lượng nguyên liệu thô không nghiêm ngặt và các lý do khác, quá trình rèn có thể có nhiều khuyết tật khác nhau. Các lỗi thường gặp như sau:
1, độ giòn
sự giòn là do vật rèn quá nóng. và (+ ) hợp kim titan, đặc biệt là (+ ) hợp kim titan, nếu nhiệt độ gia nhiệt rèn quá cao, vượt quá nhiệt độ chuyển tiếp, dẫn đến việc rèn trong thời gian thấp, tổ chức hạt lớn, đẳng cự; vi cấu trúc -kết tủa pha dọc theo ranh giới hạt của hạt ban đầu của hạt thô và dải nội tinh thể. Kết quả là độ dẻo của vật rèn ở nhiệt độ phòng giảm đi, hiện tượng này gọi là hiện tượng giòn.
Các khuyết tật quá nhiệt của hợp kim titan không thể được sửa chữa bằng cách xử lý nhiệt mà phải được nung nóng trở lại dưới nhiệt độ chuyển tiếp (nếu quá trình rèn cho phép) để biến dạng dẻo mới được sửa chữa.
Để tránh xảy ra hiện tượng quá nhiệt, khi gia nhiệt hợp kim titan, phải kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ lò, xác định thường xuyên nhiệt độ của khu vực đủ tiêu chuẩn của buồng lò, bố trí hợp lý vị trí nạp và lượng nạp. hầu hết. Khi sử dụng hệ thống sưởi điện trở, buồng lò phải được đặt ở cả hai mặt của vách ngăn, để tránh quá nhiệt do phôi quá gần với thanh cacbua silic. Việc phát hiện nhiệt độ chuyển tiếp thực tế của từng hợp kim lò cũng là một biện pháp hữu hiệu để chống quá nhiệt.
2, tinh thể thô cục bộ
Trong quá trình rèn khuôn búa hoặc khuôn ép, do hợp kim titan có tính dẫn nhiệt kém nên nhiệt độ quá trình tiếp xúc giữa bề mặt phôi và khuôn giảm đi rất nhiều, cùng với bề mặt của phôi và ma sát khuôn giữa khuôn trên và khuôn dưới, phôi giữa Một phần của phôi bị biến dạng mạnh, bề mặt biến dạng ở mức độ nhỏ, do đó nguyên liệu thô của tổ chức được giữ lại, hình thành các tinh thể thô cục bộ mới.
Để tránh các khuyết tật tinh thể thô cục bộ của hợp kim titan, có thể thực hiện các biện pháp sau: sử dụng quy trình rèn trước, để độ đồng đều biến dạng rèn cuối cùng; tăng cường bôi trơn, cải thiện độ ma sát giữa phôi và khuôn; làm nóng hoàn toàn khuôn để giảm phôi trong quá trình rèn nhiệt độ giảm.
3, Vết nứt
Các vết nứt bề mặt rèn hợp kim titan chủ yếu được tạo ra khi nhiệt độ rèn cuối cùng thấp hơn nhiệt độ kết tinh lại hoàn toàn của hợp kim titan. Trong quá trình rèn khuôn, thời gian tiếp xúc giữa phôi và khuôn quá dài, do tính dẫn nhiệt của hợp kim titan kém nên dễ khiến bề mặt phôi nguội xuống dưới nhiệt độ rèn cuối cùng cho phép, điều này cũng sẽ gây ra các vết nứt bề mặt. trong quá trình rèn. Để kiểm soát sự xuất hiện của các vết nứt, khi rèn khuôn trên máy ép, có thể sử dụng chất bôi trơn thủy tinh hoặc khi rèn trên búa, cố gắng rút ngắn thời gian tiếp xúc giữa phôi và khuôn dưới.

4, tổ chức đúc dư
Việc rèn các thỏi hợp kim titan, nếu tỷ lệ rèn không đủ lớn hoặc phương pháp rèn không đúng thì việc rèn sẽ bị bỏ lại trong tổ chức đúc. Giải pháp cho khuyết điểm này là tăng tỷ lệ rèn và sử dụng phương pháp đảo trộn lặp đi lặp lại.
5, Dải sáng
Cái gọi là hợp kim titan rèn trong dải sáng, hiện diện trong tổ chức nếp gấp thấp của dải với độ sáng khác nhau có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Do sự khác biệt về góc chiếu sáng, dải sáng có thể sáng hơn kim loại cơ bản, cũng có thể tối hơn kim loại cơ bản. Về mặt cắt ngang, nó có dạng chấm hoặc vảy; Về mặt cắt dọc, nó là một dải dài nhẵn có chiều dài từ hơn mười mm đến vài mét. Có hai lý do chính cho các thanh sáng: một là thành phần hóa học của sự phân tách hợp kim titan, và thứ hai là sự biến dạng của hiệu ứng nhiệt trong quá trình rèn.
Thanh sáng có tác động nhất định đến hiệu suất của hợp kim titan, đặc biệt là độ dẻo và hiệu suất nhiệt độ cao. Các biện pháp ngăn chặn sự xuất hiện của các thanh sáng là kiểm soát chặt chẽ quá trình nấu chảy thành phần hóa học của sự phân tách; lựa chọn chính xác các thông số kỹ thuật nhiệt rèn (nhiệt độ gia nhiệt, mức độ biến dạng, tốc độ biến dạng, v.v.), để tránh nhiệt độ của các mảnh rèn ở mọi nơi do biến dạng của hiệu ứng nhiệt chênh lệch quá lớn.
6, lớp ôm ấp
Lớp ôm ấp chủ yếu là hợp kim titan ở nhiệt độ cao oxy và nitơ qua lớp oxit lỏng lẻo, đến sự khuếch tán bên trong kim loại, do đó hàm lượng oxy và nitơ của bề mặt kim loại tăng lên, do đó tổ chức bề mặt của pha tăng về số lượng. Khi hàm lượng oxy và nitơ của kim loại bề mặt đạt đến một giá trị nhất định, tổ chức bề mặt có thể bao gồm hoàn toàn pha. Bằng cách này, bề mặt của hợp kim titan tạo thành một lớp bề mặt có nhiều pha hơn hoặc hoàn toàn pha. Lớp bề mặt này bao gồm pha thường được gọi là lớp ôm ấp. Lớp giòn quá dày trên bề mặt phôi hợp kim titan có thể dẫn đến nứt phôi trong quá trình rèn.
Độ dày của lớp ôm sát có liên quan chặt chẽ đến loại lò gia nhiệt được sử dụng để rèn hoặc xử lý nhiệt, tính chất của khí trong lò, nhiệt độ gia nhiệt của phôi hoặc bộ phận và thời gian giữ. Với sự gia tăng nhiệt độ gia nhiệt, thời gian giữ độ dày tăng lên; với sự gia tăng hàm lượng oxy và nitơ trong khí lò và dày lên. Do đó, để tránh lớp ôm sát này quá dày, việc rèn hoặc xử lý nhiệt nhiệt độ gia nhiệt, thời gian giữ và tính chất của khí lò, v.v., phải được kiểm soát hợp lý.
, và (+ ) hợp kim titan có thể tạo thành lớp ôm sát. Tuy nhiên, hợp kim titan đặc biệt nhạy cảm với sự hình thành lớp ôm, trong khi hợp kim titan sẽ không hình thành lớp ôm cho đến khi chúng được nung nóng đến 980 độ trở lên.

7, Sự hấp thụ hydro
Có hai loại độ giòn hydro: loại thời gian biến dạng và loại hydrua. Các nguyên tử hydro trong khe hở mạng tinh thể bị ứng suất, sau một khoảng thời gian nhất định khuếch tán sẽ tập trung lại nồng độ ứng suất của khe hở. Do sự tương tác của các nguyên tử hydro và sự sai lệch khiến cho các sai lệch bị cố định, không thể di chuyển tự do, do đó tạo ra hiện tượng giòn nền được gọi là sự giòn do lão hóa do biến dạng của hydro. Nhiệt độ cao hòa tan vào dung dịch hydro rắn, với nhiệt độ giảm dưới dạng kết tủa hydrua và làm cho hợp kim titan trở thành hiện tượng giòn được gọi là hiện tượng giòn hydro loại hydrua. Cả hai loại giòn hydro đều có thể xảy ra ở hợp kim titan và titan.
Vấn đề giòn hydro là do hàm lượng hydro quá cao trong hợp kim titan. Do đó, hàm lượng hydro của hợp kim titan công nghiệp phải được kiểm soát trong phạm vi 0,015%.
Để ngăn ngừa hoặc giảm hiện tượng giòn do hydro, lò nung nên được tạo ra môi trường oxy hóa nhẹ trong quá trình rèn hoặc xử lý nhiệt, đồng thời có thể tiến hành ủ chân không để loại bỏ hiện tượng giòn do hydro đối với hợp kim titan có hàm lượng hydro vượt quá quy định cũng như các bộ phận hợp kim titan quan trọng. .