Analyse des causes de la fissuration au froid dans les tubes en alliage de titane TA18
Aug 13, 2025
L'alliage de titane TA18 (TI-3AL-2.5V) est un équivalent à faible teneur en aluminium, un alliage de titane de type proche alpha, + - dérivé de l'alliage de titane TC4 (Ti-6Al-4V). Il présente non seulement une excellente température ambiante et des propriétés mécaniques à haute température et une résistance à la corrosion, mais dispose également d'une excellente plasticité, de formabilité, de soudabilité et de résistance à la corrosion à chaud et à chaud. Les tubes en alliage en titane TA18 sont largement utilisés dans les systèmes hydrauliques et de tuyauterie hydrauliques et de carburant, de trépieds et de guidon, de clubs de golf, de cannes à pêche, de boîtier de forage à huile et de tubes d'échangeur de chaleur.
Un lot de tubes en alliage en titane TA18 a développé de nombreuses fissures pendant le processus de roulement à froid à partir d'une coupe transversale de 70 mm × 8 mm à 55 mm × 6 mm. L'observation macroscopique a révélé que les fissures étaient distribuées localement le long de la direction longitudinale des tubes, sans rayures visibles à la surface. Les fissures ont pénétré la paroi du tube, formant des fissures de type à travers, ce qui entraîne 60% de démontage du lot. Pour identifier la cause de la fissuration au froid dans les tuyaux en alliage TA18, des échantillons ont été prélevés à partir de lieux fissurés et normaux typiques pour l'analyse de la composition chimique, de la microstructure, de la morphologie des fractures et de la microdureté. La cause de la fissuration a également été étudiée.
Trois échantillons ont été prélevés dans les emplacements fissurés et normaux, respectivement, et leur composition chimique a été déterminée à l'aide d'un spectromètre à lecture directe ICP et d'un analyseur d'oxygène et d'azote TC-600. Des échantillons métallographiques longitudinaux et transversaux ont été prélevés dans les emplacements fissurés et normaux, respectivement, en utilisant un étapeur (rapport de volume) d'acide hydrofluorique: acide nitrique: eau=1: 4:45. La microstructure a été observée à l'aide d'un microscope optique Leica MM-6. Des échantillons ont été prélevés sur les emplacements fissurés et la morphologie de surface des sections fissurées a été observée en utilisant un microscope électronique à balayage JEOL JSM-5610LV. Trois échantillons métallographiques ont été prélevés dans les emplacements fissurés et normaux, et la dureté a été mesurée à cinq points uniformes en utilisant un testeur de microdureté Shimadzu HMV-2T à 9,8 n / 30 s. L'analyse de la composition des tubes en alliage titane TA18 fissurés et normaux à froid a révélé une teneur en Fe excessive et une teneur en O quasi standard. L'examen microstructural a révélé une structure équiaxée dans la section normale. Dans la section fissurée, la phase a été dispersée dans la phase de la microstructure transversale, tandis que des grains grossiers ont été observés dans la microstructure longitudinale, montrant une tendance à la transition de Widmanstätten. L'observation microscopique de la section fissurée a révélé une fracture cassante intergranulaire. Les tests de dureté ont révélé une dureté moyenne de Vickers de 15% plus élevée dans la section fissurée que dans la section normale.
Les résultats des tests indiquent que l'ajout de clous de fer pendant le processus de fusion de l'alliage de titane TA18 a empêché la distribution uniforme pendant le processus de mélange, entraînant une teneur en Fe inégale dans l'électrode et, finalement, une ségrégation de Fe localisée dans le lingot fondu. Cette ségrégation de Fe a entraîné des valeurs de microdureté dans cette zone environ 15% plus élevées que celles de la matrice, formant une masse durcie qui était la principale cause de fissuration ultérieure dans le tube à froid. Afin de vérifier la précision de l'analyse du problème, les ongles de fer ont été remplacés par Tife et Valfe dans les ingrédients en alliage TA18. Aucune fissuration n'a été trouvée dans le processus de roulement ultérieur, indiquant que l'analyse des problèmes et les mesures d'amélioration étaient efficaces.
La société possède des lignes de production nationales de transformation en titane, notamment:
Ligne de production de tubes en titane à imprécision d'allemand (capacité de production annuelle: 30 000 tonnes);
Ligne de roulement en feuille de titane de technologie japonaise (le plus mince à 6 μm);
Ligne d'extrusion continue de la tige de titane entièrement automatisée;
Moulin à plaque de titane et moulin à finition de titane intelligent;
Le système MES permet le contrôle numérique et la gestion de l'ensemble du processus de production, atteignant une précision dimensionnelle du produit de ± 0,01 μm.
