1. Tuyên bố vấn đề
Trong quá trình sản xuất thử nghiệm vật rèn TC4, một số chỉ số hiệu suất rèn{1}}đã không thành công, bao gồm cả tuổi thọ "gãy do ứng suất có khía" dưới 5 giờ. Việc phân tích nên bắt đầu từ cấu trúc và hình thái luyện kim của TC4, sau đó kiểm tra quá trình rèn.
2. Đặc điểm vi cấu trúc TC4
Hợp kim titan TC4 là hợp kim alpha+beta (Ti-6Al-4V). Cấu trúc được ủ là pha alpha+beta, chứa khoảng 6% nguyên tố nhôm ổn định alpha; vanadi ổn định beta yếu nên tỷ lệ beta bị ủ nhỏ - khoảng 7-10%. Tùy thuộc vào xử lý nhiệt và điều kiện làm việc nhiệt, tỷ lệ pha, tính chất và hình thái rất khác nhau. Độ truyền beta là khoảng 1000 độ:
| Hệ thống sưởi & biến dạng | Kết cấu | Đặc trưng |
|---|---|---|
| 950 độ, không khí mát mẻ | Alpha sơ cấp + beta biến đổi | Cân bằng |
| 1100 độ, không khí mát mẻ | Bản beta được chuyển đổi hoàn toàn thô (Widmanstatten) | Độ dẻo và độ bền va đập thấp hơn; khả năng chống leo tốt hơn |
| Trên beta transus, biến dạng lớn | Cấu trúc giỏ-dệt (lưới) | Độ dẻo/dẻo dai tốt hơn Widmanstatten; hiệu suất hoạt động và nhiệt độ cao-tốt |
| Dưới mức truyền beta, đủ biến dạng | Cấu trúc cân bằng | Hiệu suất tổng thể tốt nhất - độ dẻo cao và độ bền va đập |
3. Nguyên nhân cốt lõi của sự suy giảm hiệu suất
Từ phân tích vi cấu trúc, sự suy giảm hiệu suất TC4 thường do hai liên kết trong quá trình rèn: (1) nhiệt độ gia nhiệt quá cao - đạt hoặc vượt quá chuyển đổi beta, làm hạt beta thô hơn và giảm độ giãn dài/co rút của mặt cắt; (2) biến dạng một lần đập không đủ hoặc quá mức. Khả năng chống biến dạng của titan cao nhưng độ dẫn nhiệt kém; trong quá trình rèn, nhiệt độ cục bộ có thể vượt quá mức chuyển đổi beta và biến dạng quá khổ hoặc quá nhỏ có thể làm hạt thô.
4. Quy trình chỉnh sửa và kết quả
Giữ phôi ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ truyền beta (lò nung và bắt đầu{0}}nhiệt độ rèn không quá cao).
Sử dụng đòn đánh-nhanh-nhanh - nhẹ để giảm biến dạng trong mỗi cú đánh để tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ và kết tinh lại.
Đặt xử lý nhiệt sau{0}}lò rèn ở 760-770 độ (thấp hơn thông số ban đầu) - độ lệch nhiệt độ lò trên 780 độ sẽ làm giảm hiệu suất.
Với những điều chỉnh này, tất cả các chỉ số hiệu suất đều đạt, bao gồm cả tuổi thọ vết nứt do ứng suất lớn hơn 5 giờ. Việc xác minh sản xuất bằng cách thực hành tương tự đã xác nhận kết quả.
5. Kết luận
Trong quá trình sản xuất vật rèn bằng hợp kim titan TC4, hãy kiểm soát chặt chẽ các thông số của quá trình rèn: đầu tiên, rèn nhẹ-đập{2}}nhanh và giảm biến dạng một lần thổi; thứ hai, xử lý nhiệt sau quá trình rèn-trong phạm vi 760-770 độ. Điều này đảm bảo chất lượng rèn.
6. Bối cảnh rộng hơn
Rèn hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng không và vũ trụ; Rèn đẳng nhiệt được sử dụng cho các bộ phận động cơ và các bộ phận kết cấu máy bay, và ngày càng được sử dụng cho các ngành công nghiệp ô tô, điện và hải quân. Các hợp kim nhôm và kim loại liên kim loại có nhiệt độ-titan{1}}cao hơn đang được nghiên cứu tích cực cùng với các quá trình biến dạng của chúng.
