Термообработка и состояние поставки
Два куска Grade 5 с одинаковым химсоставом могут различаться по прочности на 15–20 %, а по вязкости разрушения — значительно сильнее, исключительно из-за термообработки. Состояние поставки не примечание к заказу: это часть спецификации материала, и заказ без него неполон.
Ниже — состояния, между которыми предстоит выбирать.
Состояния
| Состояние | Что даёт | Обычно задают для |
|---|---|---|
| Отожжённое (mill annealed) | Стандартное состояние поставки. Сбалансированные прочность и пластичность, хорошая формуемость | Общее производство, химическое оборудование, большая часть складского материала |
| Закалка со старением (STA) | Закалка с последующим старением. Наивысшая прочность у альфа-бета сплавов | Силовые и авиационные детали из Ti-6Al-4V, где определяющей является прочность |
| Бета-отжиг | Отжиг выше бета-перехода. Выше вязкость разрушения и сопротивление росту трещины, ниже пластичность | Авиационные применения с допуском повреждений |
| Снятие напряжений | Подкритическая выдержка для релаксации остаточных напряжений без изменения структуры | После механообработки, сварки или формовки — против коробления в эксплуатации |
| Рекристаллизационный отжиг | Более крупная рекристаллизованная структура | Где вязкость и ползучесть важнее предела прочности |
Технически чистые марки (1, 2, 3, 4) поставляются отожжёнными и не упрочняются термообработкой; их свойства меняют наклёпом и отжигом, а не закалкой на твёрдый раствор.
Что меняет состояние поставки
- Механические свойства. Значения в сертификате — это значения данного состояния. Минимальный предел прочности Ti-6Al-4V без указания состояния не означает ничего.
- Обрабатываемость. Материал в состоянии STA твёрже и абразивнее отожжённого. При обработке до готовой детали состояние влияет на такт и стойкость инструмента, а не только на паспорт.
- Формуемость. Гибку и формовку выполняют в отожжённом состоянии. Попытка формовать STA — надёжный способ получить трещину.
- Свариваемость и поведение после сварки. Сварка локально нарушает состояние; нужна ли термообработка после сварки, зависит от сплава, расчётных норм и условий службы.
Если деталь интенсивно обрабатывается или сваривается, важна последовательность: термообработка до или после механообработки меняет и коробление, и конечные свойства. Сообщите маршрут — мы укажем на противоречие, если оно есть.
Атмосфера и поверхность
Титан поглощает кислород и азот при нагреве. Отсюда два следствия:
- Обработка на воздухе или в незащитной атмосфере образует альфа-слой — хрупкий обогащённый кислородом поверхностный слой, — который затем нужно удалить травлением и подтвердить металлографическим шлифом. Заложите в расчёт и удаление, и уносимый им материал.
- Вакуумная обработка или обработка в инертной среде этого избегает, поэтому её задают для деталей после чистовой обработки и тонких сечений, где снятие поверхностного слоя недопустимо.
Выбор типа печи, таким образом, не только вопрос стоимости — он решает, потребуется ли детали последующая химическая операция.
Управление процессом и записи
Выше уровня общепромышленных задач следующее согласуется до запуска заказа, а не запрашивается после:
- Равномерность температуры печи по рабочей зоне, с действующей аттестацией и записями поверки приборов
- Схема садки — расположение деталей, точки термопар и влияние загрузки на скорость нагрева
- Время переноса на закалку при закалке на твёрдый раствор — оно напрямую определяет достижение свойств
- Подтверждение свойств на представительном материале, а не на другом сечении
Авиационные заказы добавляют требования к системе пирометрии. Применимые одобрения подтверждаются по каждому заказу применительно к предприятию, фактически эксплуатирующему печь — номер сертификата, область действия, адрес и срок, — поскольку такие одобрения выдаются конкретной площадке и не переносятся.
Что указать
Марку, форму продукции и толщину сечения; состояние поставки или требуемые механические свойства; применимый стандарт на материал; допустимо ли последующее травление поверхности или требуется вакуумная обработка; и где термообработка расположена в вашей последовательности механообработки и сварки.
Если известны нужные свойства, но не состояние, которое их даёт, — опишите условия службы, и мы предложим маршрут.