Difetti di forgiatura delle leghe di titanio e loro prevenzione

Quando si forgia la lega di titanio, a causa di specifiche di processo errate, il controllo di qualità delle materie prime non è rigoroso e per altri motivi, la forgiatura può presentare vari difetti. I difetti comuni sono i seguenti:
1, fragilità β
L'infragilimento β è causato dal surriscaldamento della forgiatura. Leghe di titanio α e (α + β), in particolare leghe di titanio (α + β), se la temperatura di riscaldamento della forgiatura è troppo elevata, superando la temperatura di transizione β, con conseguente forgiatura di tempi bassi l'organizzazione del grano è grande, isometrica ; la microstruttura della precipitazione della fase α lungo i bordi dei grani β originali grossolani e l'intracristallino è striata. Il risultato è che la plasticità della forgiatura a temperatura ambiente si riduce, questo fenomeno è chiamato infragilimento β.
I difetti di surriscaldamento dei pezzi forgiati in lega di titanio non possono essere riparati mediante trattamento termico, ma devono essere riparati riscaldando nuovamente al di sotto della temperatura di transizione β (se la forgiatura lo consente) per la deformazione plastica.
Per evitare il surriscaldamento, il riscaldamento della lega di titanio, la temperatura del forno deve essere rigorosamente controllata, la determinazione regolare della temperatura dell'area qualificata della camera del forno, la disposizione ragionevole della posizione di carica e la quantità di carica non possono essere soprattutto. Quando si utilizza il riscaldamento a resistenza, la camera del forno deve essere posizionata su entrambi i lati del deflettore, in modo da evitare il surriscaldamento causato dalla billetta troppo vicina all'asta di carburo di silicio. Anche il rilevamento della temperatura effettiva di transizione β di ciascuna lega del forno è una misura efficace per prevenire il surriscaldamento.

2, cristallo grossolano localizzato
Nella forgiatura a martello o a pressa, a causa della scarsa conduttività termica delle leghe di titanio, la temperatura del processo di contatto della superficie della billetta e dello stampo è molto ridotta, insieme alla superficie della billetta e all'attrito dello stampo tra gli stampi superiore e inferiore, la parte centrale della billetta parte della billetta è sottoposta a forte deformazione, la superficie della deformazione è di grado piccolo, in modo che la materia prima dell'organizzazione venga trattenuta, la formazione di nuovi cristalli grezzi localizzati.
Al fine di evitare difetti cristallini grossolani locali della lega di titanio, è possibile adottare le seguenti misure: l'uso del processo di preforgiatura, in modo che l'uniformità della deformazione finale della forgiatura; rafforzare la lubrificazione, migliorare l'attrito tra la billetta e lo stampo; preriscaldare completamente lo stampo per ridurre il calo di temperatura della billetta nel processo di forgiatura.
3,Crepa
Le crepe sulla superficie della forgiatura della lega di titanio vengono prodotte principalmente quando la temperatura finale di forgiatura è inferiore alla temperatura di ricristallizzazione completa della lega di titanio. Nel processo di forgiatura, il tempo di contatto tra billetta e stampo è troppo lungo, a causa della scarsa conduttività termica della lega di titanio, è facile far sì che la superficie della billetta si raffreddi al di sotto della temperatura finale di forgiatura consentita, causando anche crepe superficiali nella forgiatura. Per controllare la comparsa di cricche, quando si forgia con stampo sulla pressa, è possibile utilizzare lubrificante per vetro, oppure quando si forgia con il martello, provare a ridurre il tempo di contatto tra il pezzo grezzo e lo stampo inferiore.
4, organizzazione del casting residuo
Forgiatura di lingotti in lega di titanio, se il rapporto di forgiatura non è abbastanza grande o metodi di forgiatura inadeguati, i pezzi fucinati verranno lasciati sotto l'organizzazione della fusione. La soluzione a questo difetto è aumentare il rapporto di forgiatura e l'uso di ripetute ricalcature.
5, striscia luminosa
La cosiddetta forgiatura in lega di titanio nella striscia lucida, è presente nell'organizzazione a piega bassa di una striscia con una diversa luminosità visibile ad occhio nudo. A causa della differenza nell'angolo di illuminazione, la striscia luminosa può essere più luminosa del metallo base, oppure può essere anche più scura del metallo base. In sezione trasversale si presenta sotto forma di punti o scaglie; in sezione longitudinale si tratta di una lunga striscia liscia con una lunghezza che varia da più di dieci millimetri a diversi metri. Ci sono due ragioni principali per le barre lucide: la prima è la composizione chimica della segregazione della lega di titanio, la seconda è la deformazione dovuta agli effetti termici del processo di forgiatura.
Le barre lucide hanno un certo impatto sulle prestazioni della lega di titanio, in particolare sulla plasticità e sulle prestazioni alle alte temperature. Le misure per prevenire la comparsa di barre luminose consistono nel controllare rigorosamente la fusione della composizione chimica della segregazione; la scelta corretta delle specifiche termiche di forgiatura (temperatura di riscaldamento, grado di deformazione, velocità di deformazione, ecc.), al fine di evitare che la temperatura dei pezzi forgiati ovunque a causa della deformazione dell'effetto termico della differenza sia troppo grande.
6, strato di infragilimento α
Lo strato di infragilimento α è principalmente una lega di titanio ad alta temperatura di ossigeno e azoto attraverso la pelle di ossido sciolta, fino alla diffusione interna del metallo, in modo che il contenuto di ossigeno e azoto del metallo superficiale aumenti, aumentando così il numero di fase α nella organizzazione superficiale. Quando il contenuto di ossigeno e azoto della superficie metallica raggiunge un certo valore, l'organizzazione superficiale può essere completamente composta da fase α. In questo modo la superficie della lega di titanio forma uno strato superficiale con più fasi α o completamente α. Questo strato superficiale composto da fase α è solitamente chiamato strato di infragilimento α. Uno strato di infragilimento α eccessivamente spesso sulla superficie di una billetta in lega di titanio può portare alla rottura della billetta durante la forgiatura.
Lo spessore dello strato di infragilimento α è strettamente correlato al tipo di forno di riscaldo utilizzato per la forgiatura o il trattamento termico, alla natura del gas nel forno, alla temperatura di riscaldamento della billetta o del pezzo e al tempo di mantenimento. Con l'aumento della temperatura di riscaldamento, il tempo di mantenimento aumenta lo spessore; con l'aumento del contenuto di ossigeno e azoto nel gas del forno e nell'ispessimento. Pertanto, per evitare che questo strato di infragilimento sia troppo spesso, è necessario controllare adeguatamente la temperatura di forgiatura o il trattamento termico, il tempo di mantenimento e la natura del gas del forno, ecc.
Le leghe di titanio α, β e (α + β) possono formare uno strato di infragilimento α. Tuttavia, le leghe di titanio α sono particolarmente sensibili alla formazione di uno strato di infragilimento α, mentre le leghe di titanio β non formeranno uno strato di infragilimento α finché non vengono riscaldate a temperature superiori a 980°C.

7, infragilimento da idrogeno
Esistono due tipi di infragilimento da idrogeno: il tipo a tempo di deformazione e il tipo a idruro. Gli atomi di idrogeno nel gap reticolare nello stress, dopo un certo periodo di tempo di diffusione si sono riuniti fino alla concentrazione dello stress nel gap. A causa dell'interazione degli atomi di idrogeno e delle dislocazioni, in modo che le dislocazioni siano bloccate, non possano muoversi liberamente, rendendo così fragile la matrice, il fenomeno è chiamato infragilimento da idrogeno di tipo invecchiamento per deformazione. L'alta temperatura disciolta in una soluzione solida di idrogeno, con il calo di temperatura sotto forma di precipitazione di idruro, e rende la lega di titanio fragile, il fenomeno è chiamato infragilimento da idrogeno di tipo idruro. Entrambi i tipi di infragilimento da idrogeno possono verificarsi nel titanio e nelle leghe di titanio.
Il problema dell'infragilimento da idrogeno è causato dall'eccessivo contenuto di idrogeno nelle leghe di titanio. Pertanto, il contenuto di idrogeno delle leghe di titanio industriali deve essere controllato entro 0,015%.
Al fine di prevenire o ridurre l'infragilimento da idrogeno, il forno deve essere dotato di un'atmosfera leggermente ossidante durante la forgiatura o il trattamento termico e può essere eseguita la ricottura sotto vuoto per eliminare l'infragilimento da idrogeno per le leghe di titanio con contenuto di idrogeno superiore alle normative così come importanti parti in lega di titanio .