Przegląd stanu dostawy materiałów tytanowych

Z wyjątkiem odlewów tytanowych, wszystkie kutemateriały tytanowedostarczane są w stanie wyżarzonym (M). Dzieje się tak, ponieważ materiały tytanowe poddawane są różnym metodom przetwarzania podczas formowania, co skutkuje różnymi naprężeniami wewnętrznymi.
Aby zapewnić, że materiał tytanowy posiada wystarczającą plastyczność i ciągliwość oraz nie powstają w nim defekty, takie jak pęknięcia podczas późniejszej obróbki lub odkształcenia, kute materiały tytanowe poddawane są przed dostawą obróbce cieplnej poprzez wyżarzanie.

Temperatura i czas wyżarzania zależą głównie od takich czynników, jak rodzaj materiału tytanowego (czysty tytan lub stop tytanu), metoda wyżarzania (tj. wyżarzanie odprężające, wyżarzanie rekrystalizujące i wyżarzanie próżniowe) oraz cel wyżarzania.

Wyżarzanie odprężające przemysłu

Czysty tytan zazwyczaj wykonuje się w temperaturze poniżej temperatury rekrystalizacji. Temperatura ogrzewania wynosi zazwyczaj od 500 do 600 stopni, a czas nagrzewania zmienia się w zależności od grubości przedmiotu obrabianego. Czas wyżarzania wynosi około 60 minut i zwykle stosuje się chłodzenie powietrzem. Celem tego wyżarzania jest eliminacja naprężeń wewnętrznych w materiale, poprawa jego właściwości mechanicznych, takich jak plastyczność i ciągliwość, ułatwienie formowania i przetwarzania oraz zapobieganie pękaniu i uszkodzeniom spowodowanym naprężeniami wewnętrznymi podczas formowania i przetwarzania.

Wyżarzanie rekrystalizujące

Wyżarzanie pełne, zwane także wyżarzaniem pełnym, przeprowadza się w temperaturze wyższej niż temperatura rekrystalizacji tytanu dostępnego w handlu, ale o 120-200 stopni niższej niż temperatura przemiany fazowej z fazy do fazy. W wyniku tego procesu powstaje drobnoziarnista mikrostruktura.
Temperatura wyżarzania rekrystalizującego dla czystego tytanu w handlu wynosi zazwyczaj od 680 do 700 stopni (pełna temperatura wyżarzania dla TC4 wynosi 700-800 stopni). Czas nagrzewania zależy od grubości przedmiotu obrabianego, a czas wytrzymywania wynosi około 60 minut. Powszechnie stosuje się chłodzenie powietrzem.

Głównym celem tej obróbki wyżarzania jest uszlachetnienie ziaren metalu, poprawa plastyczności, ciągliwości i wytrzymałości materiału. Chociaż granice wytrzymałości na rozciąganie i plastyczność nieco się zmniejszają, skutkuje to lepszymi ogólnymi właściwościami mechanicznymi, ułatwianiem przetwarzania i kształtowania oraz zapobieganiem pękaniu i pękaniu.

Wyżarzanie próżniowe

Gdy materiały tytanowe wymagają wyjątkowo niskiej zawartości wodoru lub gdy zawartość wodoru przekracza akceptowalny poziom, ponieważ wodór w tytanie nie ma pozytywnych skutków i jest bardzo szkodliwy, powodując kruchość wodorową.
Aby usunąć wodór i zapobiec utlenianiu powierzchni materiału tytanowego, obróbkę tę należy przeprowadzić w piecu próżniowym. Rozpuszczalność wodoru w czystym na rynku tytanie jest bardzo niska i występuje głównie w postaci związku TiH2, który jest stabilny tylko poniżej 300 stopni.
Ogrzewając handlowo czysty tytan w piecu próżniowym do temperatury wyżarzania próżniowego, zawartość wodoru w tytanie można zmniejszyć do poniżej 0,01%. Temperatura, czas ogrzewania i czas przetrzymywania w przypadku wyżarzania próżniowego są w zasadzie takie same jak w przypadku wyżarzania rekrystalizacyjnego. Metoda chłodzenia zazwyczaj obejmuje powolne chłodzenie w piecu do odpowiedniej temperatury, a następnie chłodzenie na zewnątrz pieca. Stopień podciśnienia nie powinien być mniejszy niż 5 × 10⁻⁴ mmHg. Oprócz usuwania wodoru, wyżarzanie próżniowe osiąga również inne cele wyżarzania rekrystalizacyjnego.