Gwida Għat-Trattament tas-Soluzzjoni tal-Liegi tat-Titanju: X'Qed Eżattament Qed

Jekk it-ttemprar huwa bħal "tieħu sawna u illaxkar bil-mod," allura l-immaġni viżwali tat-trattament tas-soluzzjoni hija eżattament l-oppost: it-tisħin tal-titanjukomponent għal temperatura għolja ħafna, iżżommha hemm sakemm issaħħan sewwa permezz, u mbagħad "jmexxih permezz ta 'ilma kiesaħ" malajr kemm jista' jkun-it-tifi tal-ilma. Wieħed huwa tisħin bil-mod, l-ieħor huwa tkessiħ rapidu; il-proċessi huma eżattament opposti. Imma m'għandekx tkun malajr wisq biex tqabbel dan mal-proċess ta '"twebbis permezz tat-tifi" użat għall-azzar. Dan it-trattament ta '"ilma kiesaħ" għal-ligi tat-titanju jaħbi sigriet li jisfida s-sens komun: l-iskop tat-tifi mhuwiex li jibbies il-materjal immedjatament.

I. Nibdew billi tiċħad ħrafa: Għaliex it-titanju ma jibbiesx istantanjament bħalma jagħmel l-azzar meta jitkessaħ?

Meta l-azzar jissaħħan sakemm jaħraq aħmar u mbagħad jitfa 'fl-ilma, jagħmel ħoss "sizzle" u jsir iebes biżżejjed biex tobrox il-ħġieġ. Dan kollu grazzi għall-atomi tal-karbonju-karbonju huma ċkejkna, għalhekk waqt it-tkessiħ rapidu, m'għandhomx ħin biex ixerrdu u huma effettivament maqfula fil-kannizzata tal-kristall, li jikkawżaw distorsjoni severa u jiffurmaw martensite iebes u fraġli. Dan il-pass waħdu jimmassimizza s-saħħa tal-materjal. Ħafna nies jassumu li l-ligi tat-titanju jistgħu jiġu ttrattati bl-istess mod. Iżda martensite tat-titanju ma jaħdimx hekk. L-elementi tal-liga fit-titanju-bħal aluminju, vanadju, u molibdenu-huma bejn wieħed u ieħor l-istess daqs bħall-atomi tat-titanju; huma "jispostjaw" atomi oħra biex jidħlu fil-kannizzata tal-kristall, b'differenza mill-karbonju, li huwa partiċella żgħira sfurzata fil-lakuni. Għalhekk, id-distorsjonijiet tal-kannizzata kkawżati mill-martensite ffurmati waqt it-tkessiħ rapidu - eżagonali ′ u orthorhombic ″ - huma ferm inqas severi minn dawk fl-azzar. Bħala riżultat, il-martensite miksub bit-tifi tal-ligi tat-titanju jipprovdi biss effett limitat ta 'tisħiħ u saħansitra jżomm duttilità deċenti.

II. X'inhu eżattament "jissolidifikat" u x'qed jiġi "maħlul" f'soluzzjoni solida?

F'temperaturi għoljin, porzjon tal-fażi preżenti fil-liga tat-titanju f'temperaturi baxxi tinħall gradwalment fil-fażi. Iktar ma tkun għolja t-temperatura-u l-eqreb lejn it-temperatura tat-trasformazzjoni (T )-aktar tinħall il-fażi, u iktar tkun għolja l-konċentrazzjoni ta '-elementi stabilizzanti (vanadju, molibdenu, ħadid, u kromju) arrikkit fil-fażi. It-trattament ta 'soluzzjoni solida jinvolvi t-tisħin tal-liga għal temperatura għolja biżżejjed (fuq ir-reġjun tal-fażi +, jew saħansitra fir-reġjun ta' fażi waħda), li żżommha f'dik it-temperatura għal tul ta 'żmien suffiċjenti biex tippermetti xoljiment sħiħ tal-komponenti li jinħall, u b'hekk tinkiseb "mikrostruttura uniformi" f'temperaturi għoljin; imbagħad tkessaħ malajr biex tiffriża l-proċess ta 'diffużjoni f'instant-il-fażi arrikkita b'elementi ta' liga hija mġiegħla tibqa 'f'temperatura tal-kamra qabel ma jkollha ħin biex tippreċipita waqt it-tkessiħ. Dan l-istat iffriżat jista' jkun martensitiku ′/ ″, jew jista' jkun metastabbli li jkun inżamm direttament. Filwaqt li mhuwiex l-aktar stat b'saħħtu fih innifsu, huwa "mimli" b'elementi li kellhom jippreċipitaw iżda ma għamlux. F'termini tekniċi, din tissejjaħ soluzzjoni solida supersaturata - stat "tens" li huwa termodinamikament instabbli u lest biex jiddekomponi fi kwalunkwe mument.

III. Kemm għandu jkun twil il-ħin taż-żamma? Mhuwiex determinat minn tajmer, iżda mill-ħxuna tal-biċċa tax-xogħol. It-temperatura tat-trattament tas-soluzzjoni hija ssettjata qrib il-punt tat-trasformazzjoni tal-fażi, filwaqt li l-ħin taż-żamma huwa ddeterminat kompletament minn jekk il-biċċa tax-xogħol tistax tissaħħan bis-sħiħ. Id-differenzi huma qawwija: folja tal-metall u fojl tipikament jeħtieġu biss 2 sa 30 minuta ta 'ħin ta' żamma, filwaqt li biċċiet irqaq ħafna jistgħu jissaħħnu kompletament fi ftit sekondi biss; bars u forġa spiss jeħtieġu diversi għexieren ta 'minuti, u forġa kbar speċjali jistgħu saħansitra jeħtieġu li jinżammu sa 4 sigħat-jekk il-qalba ma tissaħħanx b'mod uniformi, il-grad ta' trattament tas-soluzzjoni se jkun inkonsistenti bejn l-intern u barra, li jirriżulta f'żewġ settijiet distinti ta 'proprjetajiet wara t-tifi. Il-ktieb jinnota wkoll speċifikament: jekk tintuża termokoppja biex titkejjel it-temperatura direttament fuq il-ħlas tal-forn, il-ħin taż-żamma jista 'effettivament jitqassar.

IV. Ftakar: L-istat ittrattat bis-soluzzjoni mhuwiex il-prodott finali - dan huwa punt importanti li wieħed jenfasizza. Komponent tat-titanju li għadu kif ġie mkessaħ jinsab fi stat supersaturat u metastabbli; is-saħħa tagħha ħafna drabi għadha mhix żviluppata għal kollox, u l-mikrostruttura tagħha hija instabbli. Mhuwiex prodott lest lest għall-kunsinna immedjata. Huwa bħal dixx li l-ingredjenti tiegħu jkunu ġew ippreparati u flash-ffriżati-lest biex jissajjar-iżda biex verament toħroġ it-togħma tiegħu, tiddependi fuq il-proċess ta 'maturazzjoni sussegwenti. Fil-prattika tal-inġinerija, ġeneralment mhux rakkomandabbli li tittardja t-tranżizzjoni mit-trattament tas-soluzzjoni għat-tixjiħ; dan huwa veru speċjalment għal gradi fejn il-fażi metastabbli tgħaddi minn bidliet bil-mod f'temperatura tal-kamra - dawn għandhom jitqiegħdu fil-forn tat-tixjiħ fil-pront.

Grade 5 Titanium alloy forged round ring