Warmtebehandeling van titanium en titaniumlegeringen (2)

(Voortgezet)

Legeringstypen en reactie op warmtebehandeling

De reactie van titanium en titaniumlegeringen op warmtebehandeling hangt af van de samenstelling van het metaal en de effecten van legeringselementen op de kristaltransformatie van titanium. Bovendien zijn niet alle warmtebehandelingscycli toepasbaar op alle titaniumlegeringen, omdat de verschillende legeringen voor verschillende doeleinden zijn ontworpen.
Op basis van de soorten en hoeveelheden legeringselementen die ze bevatten, worden titaniumlegeringen geclassificeerd als , bijna , - of legeringen. Alfa- en bijna-alfa-titaniumlegeringen kunnen spanningsvrij worden gemaakt en uitgegloeid, maar in deze legeringen kan geen hoge sterkte worden ontwikkeld door welk type warmtebehandeling dan ook (zoals veroudering na een bèta-behandeling en afschrikken).
De basisalfa-, bijna-alfa-, alfa-bèta- en bètalegeringen hebben een warmtebehandelingsreactie die is afgestemd op de microstructuur (fasen en distributie) die kan worden geproduceerd, wat een functie is van de chemische samenstelling.

Alfa, bijna-alfa: Omdat alfalegeringen weinig faseverandering ondergaan, kan hun microstructuur niet veel worden gemanipuleerd door warmtebehandeling. Bijgevolg kan in de alfa-legeringen geen hoge sterkte worden ontwikkeld door middel van warmtebehandeling. Sommige bijna-alfa-legeringen, zoals Ti-8Al-1Mo-1V, kunnen echter oplossingsbehandeld en verouderd worden om hogere sterkten te ontwikkelen. Zowel alfa- als bijna-alfa-titaniumlegeringen kunnen spanningsvrij en uitgegloeid worden.

Alfa-bèta: De alfa-bèta-legeringen vormen de grootste klasse titaniumlegeringen. Microstructuren kunnen aanzienlijk worden gewijzigd door ze onder of boven de bèta-transus te bewerken (smeden) en/of met warmte te behandelen. Samenstellingen, afmetingen en verdelingen van fasen in deze tweefasige legeringen kunnen binnen bepaalde grenzen worden gemanipuleerd. Als gevolg hiervan kunnen alfa-bèta-legeringen worden gehard door warmtebehandeling, en oplossingsbehandeling plus veroudering worden gebruikt om maximale sterkten te produceren. Andere warmtebehandelingen, waaronder spanningsverlichting, kunnen ook op deze legeringen worden toegepast.

Bètalegeringen: In commerciële (metastabiele) bètalegeringen kunnen spanningsverlichtende en verouderingsbehandelingen worden gecombineerd. Ook kunnen gloeien en oplossingsbehandeling identieke bewerkingen zijn.

Met betrekking tot hun effecten op de allotrope transformatie worden legeringselementen in titanium geclassificeerd als stabilisatoren of stabilisatoren. Alfastabilisatoren, zoals zuurstof en aluminium, verhogen de transformatietemperatuur. Stikstof en koolstof zijn ook stabilisatoren, maar deze elementen worden doorgaans niet opzettelijk toegevoegd aan de formulering van legeringen. Bètastabilisatoren, zoals mangaan, chroom, ijzer, molybdeen, vanadium en niobium, verlagen de transformatietemperatuur en kunnen, afhankelijk van de toegevoegde hoeveelheid, resulteren in het vasthouden van een bepaalde fase bij kamertemperatuur.
Legeringen Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr en Ti-6Al-2Sn{{7} }Zr-6Mo zijn ontworpen voor sterkte in zware secties.
Legeringen Ti- 6Al-2Sn-4Zr-2Mo en Ti-6Al-5Zr-0.5Mo{{8 }}.2Si voor kruipweerstand.
Legeringen Ti-6Al-2Nb-1 Ta-1Mo en Ti-6Al-4V, voor weerstand tegen spanningscorrosie in waterige zoutoplossingen en voor een hoge breuktaaiheid.
Legeringen Ti-5Al-2.5Sn en Ti-2.5Cu voor lasbaarheid
Legeringen Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-6Al-4V en Ti-10V-2Fe{{ 7}}Al voor hoge sterkte bij lage tot gemiddelde temperaturen.