티타늄 합금 열처리 경로 개요
티타늄 합금은 탄소강이 경화되는 방식이 아닌 기계적 성질과 미세구조를 조정하기 위해 열처리됩니다. 생산에 사용되는 4가지 경로는 응력 완화 어닐링, 완전 어닐링, 고용체 처리 및 시효 처리이며, 이들 중 선택은 합금 등급에 따라 결정됩니다. 알파 합금은 일반적으로 완전 어닐링된 상태에서 사용되며, 알파+베타 합금은 어닐링, 용체화 처리 또는 시효될 수 있으며, 베타-안정화 원소 함량이 낮은 근-알파 합금은 시효에 약하게만 반응하고 준안정 베타 합금은 주로 용체화 처리 후 시효에 의해 강화됩니다.
응력 완화 어닐링
응력 제거 어닐링은 냉간 가공, 냉간 변형 및 용접으로 인해 발생하는 내부 응력을 제거합니다. 티타늄 소재의 열간 단조 및 압연, 주조, 냉간 변형 가공, 기계 가공 및 용접 후에 적용됩니다. 온도 및 시간 선택이 결과에 결정적입니다. 작업은 일반적으로 재결정 온도 또는 그 근처에서 수행되며 응력 격자를 완화하는 회복 과정에 의존하며 공석 및 전위의 이동에 의해 제2종 잔류 응력이 제거됩니다.
프로세스 창은 주의해서 선택해야 합니다. 부품이 냉간 가공 강도를 유지하도록 변형된 구조를 보존해야 하는 경우, 담그는 온도는 재결정이 시작되는 지점보다 낮게 유지되어야 하며 목표는 연화보다는 순수한 응력 완화입니다.
완전한 어닐링 및 재결정화
완전 어닐링은 재결정 조직을 생성하고 합금의 소성을 높이기 때문에 재결정 어닐링이라고도 합니다. 대부분의 알파 티타늄 합금과 알파+베타 이중 합금은 완전히 어닐링된 상태로 사용됩니다. 알파 합금의 경우 어닐링 온도는 일반적으로 상 변화점보다 섭씨 120~200도 아래로 유지됩니다. 이는 한편으로는 결정립 조대화를 방지하고 다른 한편으로는 불충분한 가소성을 방지하는 여유입니다.
준-알파 합금과 알파+베타 이중 합금의 일정은 재결정이 알파상과 베타상 사이의 재분배를 수반하므로 결과가 온도와 냉각 경로에 따라 달라지기 때문에 더 복잡합니다. 이와 대조적으로 준안정 베타 티타늄 합금의 경우 완전 어닐링은 단순한 재결정 단계가 아니며 일반적으로 용체화 처리의 형태를 취합니다.
용액 처리 및 노화
용체화 처리는 육각형 알파-프라임 마르텐사이트, 사방정계 알파-이중-프라임 마르텐사이트 또는 준안정 베타와 같은 노화{0}}경화 가능한 준안정 상을 생성하도록 설계되었습니다. 이들 상이 분해되면 미세한 평형상이 매트릭스 내부에 석출되어 경도와 강도를 높이는 석출 강화 효과를 나타냅니다. 용액 온도는 일반적으로 알파+베타에서 베타 상 전이점보다 낮은 섭씨 40~100도로 설정되며, 이는 입자 성장을 유발하지 않고 가용성 상을 용해시킬 수 있을 만큼 충분히 가깝습니다.
노화 강화는 베타-안정화 원소 함량이 높은 티타늄 합금에서 두드러집니다. 거의-알파 합금과 소량의 베타 안정제만 포함하는 알파+베타 이중 합금에서는 반응이 훨씬 약하며 노화 단계는 주로 강도를 추가하기보다는 용체화 처리 후 구조를 안정화하는 역할을 합니다.
가열, 냉각 및 노화 중 미세구조 변화
난방.티타늄 합금은 알파상과 베타상 사이의 변형을 포함하여 결정학적 변화를 겪습니다. 냉간 가공된 재료도 회수 및 재결정 과정을 거칩니다. 회복은 공극 및 전위의 이동을 통해 변형 중에 생성된 2종- 내부 응력을 제거하는 반면, 재결정화는 변형된 결정립을 대체하고 가소성을 복원하는 새로운 왜곡-없는 등축 결정립을 생성합니다.
냉각.느린 냉각은 베타 단계를 알파 단계로 변환하고 두 단계는 특정 방향 관계를 유지합니다. 대신 급속 냉각을 통해 마르텐사이트 변태 생성물, 담금질 오메가 상, 과포화 알파 상 및 잔류 고온-베타 상을 생성할 수 있습니다. 어느 것이 나타나는지는 베타-안정화 요소의 내용에 따라 달라집니다.
노화.급속 냉각에 의해 생성된 준안정상은 노화 동안 준안정상과 과포화 알파상의 분해를 동반하여 평형상으로 변환됩니다. 이러한 분해는 티타늄 합금이 열처리를 통해 강화될 수 있는 이유입니다.
공석 변환.공석 반응은 티타늄을 공석-형성 베타-안정화 요소와 결합하여 일반적으로 재료의 가소성을 감소시키는 합금에서 나타납니다. 등온 처리는 특성 균형을 향상시키는 비{3}}라멜라, 베이나이트- 유형 구조를 생성할 수 있습니다.
스트레스-로 인한 변화.준안정 베타 상은 변형이나 응력 하에서 마르텐사이트로 변태하여 합금의 신장률과 변형 경화를 증가시키는 변태 유도 가소성 효과를 생성할 수 있습니다.
이러한 모든 반응은 시간과 온도에 민감하기 때문에 실제 제어 변수는 로 분위기, 담금 시간, 냉각 속도 및 단면 두께입니다. 제품 형태 및 치수 요구 사항은 관련 티타늄 표준을 따르며 관련 등급의 공칭 구성은 GB/T 3620.1에 정의되어 있으며 시트, 막대 및 튜브는 각각 ASTM B265, ASTM B348 및 ASTM B338에 공급됩니다.
자주 묻는 질문
Q: 티타늄 합금의 가소성을 향상시키는 열처리는 무엇입니까?
재결정 어닐링이라고도 하는 완전 어닐링은 재결정 구조를 얻고 알파 및 알파+베타 합금의 연성을 복원하는 데 사용되는 경로입니다.
Q: 용접 후 응력 완화 어닐링을 사용하는 이유는 무엇입니까?
용접으로 인해 내부 응력이 발생하면 뒤틀림이나 균열이 발생할 수 있습니다. 응력 완화는 회복을 통해 해당 응력을 제거하고, 온도가 충분히 낮게 유지되면 냉간 가공된 구조가 보존됩니다.-
Q: 용체화 처리에는 어떤 온도가 사용됩니까?
용액 온도는 일반적으로 알파+베타에서 베타 상 전이점보다 낮은 섭씨 40~100도이며, 이는 결정 성장을 제한하면서 가용성 상을 용해시킵니다.
Q: 알파 합금의 완전 어닐링이 상변화점보다 훨씬 낮은 수준으로 유지되는 이유는 무엇입니까?
상변화점보다 섭씨 120~200도 낮게 유지하면 입자 조대화와 조대화로 인한 가소성 손실을 방지할 수 있습니다.
Q: 모든 티타늄 합금은 노화에 반응합니까?
아니요. 노화 강화는 베타-안정화 요소 함량이 높은 경우에만 중요하며, 거의-알파 합금과 베타 안정제가 거의 없는 알파+베타 합금에서는 약합니다.
Q: 티타늄의 변형{0}}유도 소성을 유발하는 원인은 무엇입니까?
준안정 베타상은 변형이나 응력 하에서 마르텐사이트로 변태할 수 있으며, 응력-으로 인한 변형은 연신율과 변형 경화를 증가시킵니다.
