Краткое введение в методы охлаждения при ковке титановых сплавов

Ковка может разрушить крупные-литые зерна титанового сплава, уплотнить микроструктуру и улучшить механические свойства. Охлаждение после-ковки оказывает непосредственное влияние на микроструктуру, остаточное напряжение и общие характеристики поковок.Титановые сплавы обладают плохой теплопроводностью и высокой чувствительностью к фазовым превращениям; Скорость охлаждения изменяет морфологию и фазы, а также размер зерна, тем самым влияя на прочность, ударную вязкость и срок службы поковок.

 

 

1. Определение

После окончательной ковки поковки помещаются в окружающий воздух и рассеивают тепло посредством естественной конвекции и теплового излучения со скоростью охлаждения от 5 до 10 град/мин. Это наиболее фундаментальный и широко распространенный метод охлаждения.

 

2.Преимущества

Не требуется специального оборудования или дополнительного энергопотребления, простота эксплуатации; мягкое охлаждение приводит к небольшой внутренней-разнице температур поковок, низким тепловым и структурным напряжениям, минимальной склонности к растрескиванию и деформации, благоприятному снятию остаточных напряжений и превосходной стабильности размеров; можно получить однородную бимодальную микроструктуру с хорошей пластичностью и усталостными характеристиками.

 

3. Ограничения

Низкая скорость охлаждения легко вызывает рост зерен, что не позволяет добиться повышения измельчения зерен, поэтому она неприменима для деталей из-высокотехнологичных титановых сплавов, требующих сверх-высокой прочности и твердости.

 

4.Применение

Обычные титановые сплавы, такие как Gr5 и Ti-6,5Al-2Zr-1Mo-1V; крупногабаритные, структурно сложные обычные поковки с умеренными требованиями к прочности и высоким приоритетом стабильности размеров.

 

 

1. Характеристики

Улучшенная версия естественного воздушного охлаждения. Направленная подача воздуха через оборудование улучшает теплообмен, обеспечивая регулируемую скорость охлаждения между естественным воздушным охлаждением и жидкостной закалкой. По сравнению с естественным воздушным охлаждением, оно обеспечивает более быстрое и равномерное рассеивание тепла без влияния температуры окружающей среды.

 

2.Преимущества

Умеренно измельчает зерна и оптимизирует фазовую микроструктуру для повышения прочности и ударной вязкости поковок; умеренный температурный градиент обеспечивает контролируемые остаточные напряжения и низкий риск растрескивания; низкая стоимость и гибкость эксплуатации, подходит для массового производства.

 

3.Применение

Поковки из титанового сплава среднего-класса с более высокими требованиями к эксплуатационным характеристикам, чем-детали с воздушным охлаждением, но без требований к сверх-высокой прочности. В основном используются для изготовления деталей-подшипников вторичной нагрузки в авиации и деталей-высокотехнологичного гражданского оборудования.

 

 

1. Характеристики

Быстрый интенсивный процесс охлаждения. Высокотемпературные-поковки погружаются в охлаждающую среду, включая воду, закалочное масло и растворы полимеров, для резкого падения температуры, причем скорость охлаждения намного превышает скорость воздушного охлаждения. Закалка в воде обеспечивает самую высокую скорость охлаждения, тогда как закалка в масле и закалка в растворе полимера характеризуются более мягкой скоростью охлаждения и меньшими рисками напряжений.

 

2.Преимущества

Повышенная степень переохлаждения измельчает зерна, способствует образованию мелкослоистых структур, состоящих из пластинчатой ​​фазы и вторичной фазы, значительно повышает прочность, твердость и износостойкость; Закалка в воде позволяет высокопрочным титановым сплавам- достигать оптимальных свойств растяжения при комнатной-температуре.

 

3. Недостатки

Большая внутренняя-разница температур снаружи создает серьезные термические и структурные напряжения, которые легко вызывают растрескивание, деформацию и чрезмерное остаточное напряжение; после-закалочный отпуск и термообработка для снятия напряжения-обязательны.

 

4.Применение

Высокопрочные-титановые сплавы, включая Ti-6,5Al-3,5Mo-1,5Zr-0,3Si и Ti-6,5Al-4,0Mo-4,0Zr; ответственные несущие детали авиационных двигателей, высококачественные износостойкие основные компоненты с жесткими требованиями к производительности.

 

 

1. Характеристики

Прецизионный метод охлаждения со сверх-низкой скоростью охлаждения. После окончательной ковки поковки помещают в раздаточные печи, ямы медленного охлаждения или устройства вакуумного сохранения тепла для градиентного медленного охлаждения со скоростью ниже естественного воздушного охлаждения. Медленное вакуумное охлаждение может дополнительно предотвратить окисление, гарантируя качество поверхности и чистоту микроструктуры.

 

2.Преимущества

Стабильный температурный режим создает однородное температурное поле внутри поковок, практически исключает нагрузку при охлаждении, предотвращает появление микротрещин и неровной микроструктуры; полностью сохраняет пластичность, вязкость и усталостную прочность материала при высокой стабильности микроструктуры, уменьшая деформацию при последующей механической обработке и обслуживании.

 

3. Ограничения

Длительный технологический цикл, высокое энергопотребление и низкая эффективность производства.

 

4.Применение

Высокоточные-прецизионные поковки из титанового сплава-больших размеров с высокими требованиями к прочности, широко применяемые в прецизионных основных компонентах аэрокосмической отрасли, специальном военном оборудовании, а также в критически важных конструктивных деталях, работающих при высоких-температурах и-давлениях.

 

 

1. Сущность процесса

Регулируйте скорость охлаждения для контроля фазового превращения и морфологии зерен, чтобы соответствовать требованиям к эксплуатационным характеристикам компонентов.

 

2.Основные принципы

Медленное охлаждение для превосходной пластичности; принудительное воздушное охлаждение для сбалансированной комплексной производительности; жидкостная закалка для высокой прочности; естественное воздушное охлаждение для массового производства.

 

3. Расположение каждого процесса

• Естественное воздушное охлаждение и принудительное воздушное охлаждение: подходят для деталей обычного-массового производства, обеспечивая баланс между себестоимостью производства и стабильностью размеров;
• Жидкостная закалка: обеспечивает упрочнение материала и должна сочетаться с термообработкой-для снятия напряжения;
• Медленное охлаждение с сохранением тепла: нацелено на-прецизионные компоненты, обеспечивающие исключительную стабильность и прочность микроструктуры.
• Ключевое производство: выберите схемы охлаждения и соответствующие параметры на основе марки титанового сплава, размера поковки и условий эксплуатации, чтобы предотвратить дефекты охлаждения, а также совместную оптимизацию микроструктуры, механических свойств и точности размеров поковок.

 

 

Ruihang, как прямой производитель титановой продукции, поставляет сырье оптимального качества для производства прецизионных компонентов. Если у вас есть какие-либо потребности в покупке, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте:Sam.Rui@bjrh-titanium.com