Défauts de forgeage en alliage de titane et leur prévention

Forgeage d'alliages de titane, en raison de spécifications de processus incorrectes, le contrôle de la qualité des matières premières n'est pas strict et pour d'autres raisons, les pièces forgées peuvent présenter divers défauts. Les défauts courants sont les suivants :
1, fragilité
la fragilisation est causée par la surchauffe des pièces forgées. et ( + ) les alliages de titane, notamment les ( + ) alliages de titane, si la température de chauffage de forgeage est trop élevée, dépassant la température de transition, ce qui entraîne des pièces forgées à faible temps d'organisation des grains isométriques ; microstructure -précipitation de phase le long des joints de grains des grains d'origine des gros grains et de la bande intracristalline. Il en résulte que la plasticité du forgeage à température ambiante est réduite, ce phénomène est appelé fragilisation.
Les défauts de surchauffe des pièces forgées en alliage de titane ne peuvent pas être réparés par traitement thermique, mais doivent être chauffés à nouveau en dessous de la température de transition (si le forgeage le permet) pour une déformation plastique afin d'être réparés.
Afin d'éviter toute surchauffe, le chauffage de l'alliage de titane, la température du four doivent être strictement contrôlées, la détermination régulière de la température de la zone qualifiée de la chambre du four, la disposition raisonnable de la position de chargement et la quantité de chargement ne peuvent pas être surtout. Lorsque le chauffage par résistance est utilisé, la chambre du four doit être placée des deux côtés du déflecteur, afin d'éviter une surchauffe provoquée par la billette trop proche de la tige de carbure de silicium. La détection de la température de transition réelle de chaque alliage de four est également une mesure efficace pour éviter la surchauffe.
2, cristal grossier localisé
Dans le forgeage au marteau ou à la presse, en raison de la mauvaise conductivité thermique des alliages de titane, la température de la surface de la billette et du processus de contact du moule est considérablement réduite, couplée à la surface de la billette et au frottement du moule entre les moules supérieur et inférieur, le milieu de la billette Une partie de la billette est soumise à une forte déformation, la surface de la déformation est faible, de sorte que la matière première de l'organisation soit conservée, la formation de nouveaux cristaux bruts localisés.
Afin d'éviter les défauts locaux des cristaux grossiers de l'alliage de titane, les mesures suivantes peuvent être prises : l'utilisation d'un processus de pré-forgeage, de sorte que l'uniformité de la déformation finale du forgeage ; renforcer la lubrification, améliorer la friction entre la billette et le moule ; préchauffer complètement le moule pour réduire la chute de température de la billette lors du processus de forgeage.
3, fissure
Les fissures de la surface de forgeage de l'alliage de titane se produisent principalement lorsque la température de forgeage finale est inférieure à la température de recristallisation complète de l'alliage de titane. Dans le processus de forgeage, le temps de contact de la billette et du moule est trop long, en raison de la mauvaise conductivité thermique de l'alliage de titane, il est facile de refroidir la surface de la billette en dessous de la température de forgeage finale autorisée, ce qui provoquera également des fissures de surface. dans la forge. Afin de contrôler l'apparition de fissures, lors du forgeage sur la presse, un lubrifiant pour verre peut être utilisé, ou lors du forgeage sur le marteau, essayez de raccourcir le temps de contact entre l'ébauche et la matrice inférieure.

4, organisation de casting résiduelle
Forgeage de lingots d'alliage de titane, si le taux de forgeage n'est pas suffisamment grand ou si les méthodes de forgeage sont inappropriées, les pièces forgées seront laissées sous l'organisation de coulée. La solution à ce défaut est d'augmenter le taux de forgeage et de recourir à des refoulements répétés.
5, bande lumineuse
Les pièces forgées en alliage de titane dans la bande brillante sont présentes dans l'organisation à faible pli d'une bande avec une luminosité différente visible à l'œil nu. En raison de la différence d'angle d'éclairage, la bande lumineuse peut être plus brillante que le métal de base, mais elle peut également être plus sombre que le métal de base. En coupe transversale, il se présente sous forme de points ou d'éclats ; en coupe longitudinale, il s'agit d'une longue bande lisse d'une longueur allant de plus de dix millimètres à plusieurs mètres. Il y a deux raisons principales pour les barres brillantes : l'une est la composition chimique de la ségrégation de l'alliage de titane, et la seconde est la déformation des effets thermiques du processus de forgeage.
Les barres brillantes ont un certain impact sur les performances de l'alliage de titane, notamment sur la plasticité et les performances à haute température. Les mesures visant à empêcher l'apparition de barres brillantes consistent à contrôler strictement la fusion de la composition chimique de la ségrégation ; le choix correct des spécifications thermiques de forgeage (température de chauffage, degré de déformation, vitesse de déformation, etc.), afin d'éviter que la température des pièces forgées partout en raison de la déformation de l'effet thermique de la différence soit trop importante.
6, couche de fragilisation
La couche de fragilisation est principalement un alliage de titane à haute température d'oxygène et d'azote à travers la peau d'oxyde lâche, jusqu'à la diffusion interne du métal, de sorte que la teneur en oxygène et en azote du métal de surface augmente, de sorte que l'organisation de surface de la phase augmente en nombre. Lorsque la teneur en oxygène et en azote du métal de surface atteint une certaine valeur, l'organisation de surface peut être entièrement composée de phases. De cette façon, la surface de l’alliage de titane forme une couche superficielle avec plus de phase ou complètement de phase. Cette couche superficielle composée de phase est habituellement appelée couche de fragilisation. Une couche de fragilisation trop épaisse à la surface d'une billette en alliage de titane peut entraîner une fissuration de la billette lors du forgeage.
L'épaisseur de la couche de fragilisation est étroitement liée au type de four de chauffage utilisé pour le forgeage ou le traitement thermique, à la nature du gaz présent dans le four, à la température de chauffage de la billette ou de la pièce et au temps de maintien. Avec l'augmentation de la température de chauffage, le temps de maintien augmente l'épaisseur ; avec l'augmentation de la teneur en oxygène et en azote dans le gaz du four et l'épaississement. Par conséquent, afin d'éviter que cette couche de fragilisation ne soit trop épaisse, le forgeage ou le traitement thermique de la température de chauffage, du temps de maintien et de la nature du gaz du four, etc., doivent être correctement contrôlés.
, et ( + ) les alliages de titane peuvent former une couche de fragilisation. Cependant, les alliages de titane sont particulièrement sensibles à la formation d'une couche de fragilisation, tandis que les alliages de titane ne formeront pas de couche de fragilisation tant qu'ils ne seront pas chauffés à 980 degrés ou plus.

7, fragilisation par l'hydrogène
Il existe deux types de fragilisation par l’hydrogène : le type à temps de déformation et le type à hydrure. Les atomes d'hydrogène dans l'espace du réseau dans la contrainte, après une certaine période de diffusion, se sont rassemblés pour atteindre la concentration de contrainte de l'espace. En raison de l'interaction des atomes d'hydrogène et des dislocations, les dislocations sont bloquées et ne peuvent pas se déplacer librement, ce qui rend la matrice fragile. Le phénomène est appelé fragilisation par l'hydrogène de type vieillissement par contrainte. La haute température dissoute dans une solution solide d'hydrogène, avec une baisse de température sous forme de précipitation d'hydrure, et rend l'alliage de titane fragile, un phénomène appelé fragilisation par l'hydrogène de type hydrure. Les deux types de fragilisation par l’hydrogène peuvent se produire dans le titane et ses alliages.
Le problème de la fragilisation par l’hydrogène est dû à une teneur excessive en hydrogène dans les alliages de titane. Par conséquent, la teneur en hydrogène des alliages de titane industriels doit être contrôlée dans une plage de 0,015 %.
Afin de prévenir ou de réduire la fragilisation par l'hydrogène, le four doit être créé dans une atmosphère légèrement oxydante pendant le forgeage ou le traitement thermique, et un recuit sous vide peut être effectué pour éliminer la fragilisation par l'hydrogène pour les alliages de titane dont la teneur en hydrogène dépasse la réglementation ainsi que pour les pièces importantes en alliage de titane. .