Gr12 titaansepised ASTM B381 järgi: beeta segregatsiooni ja jahutuse juhtimine
Apr 03, 2024
12. klass sepissulamina
Klass 12 (UNS R53400, Ti-0,3Mo-0,8Ni) on keevitatav peaaegu alfa-sulam, mis täidab titaani sepistamises teatud tühimiku. See pakub kasulikku tugevust kuni umbes 300 C, tugevat vastupidavust kloriididele ja kergelt redutseerivatele ainetele ning hind on palju madalam kui pallaadiumiga modifitseeritud klassid. Selle klassi sepised toodetakse ASTM B381 järgi, kus sulam on klass F-12, mille keemia ja omadused on vastavuses ASTM B348 ja ASTM B338 sepistamispiiridega.
Legeerimata titaan sulab umbes 1668 C juures ja 12. klassi legeerivad lisandid vähendavad sulamisvahemikku vaid veidi, seega on umbes 1600 C näitaja pigem ligikaudne kui sulamistemperatuur. Beeta-transus, mille juures kuusnurkne alfafaas muundub kehakeskseks kuup-beetaks, on 875 C lähedal, mis on veidi madalam legeerimata titaani temperatuurist 882 C, sest molübdeen ja nikkel on mõlemad beeta-stabilisaatorid. Iga sepistamisotsust alates tooriku valikust kuni viimistlemistemperatuuri ja jahutuskiiruseni hinnatakse selle transusiga.
Sulamisel tekkivad defektid: beeta segregatsioon ja beetaplekk
Enamik titaanist sepistamisjääke on pigem päritud valuplokist, mitte pressimisel tekkinud, ning domineerivad kaks omavahel seotud defekti.
Beeta segregatsioonon piirkond, mis on nimikoostise suhtes rikastatud või vähenenud beeta-stabiliseerivate elementide poolest. Molübdeen ja nikkel eralduvad tahkumise ajal ning nende kanalite purustamiseks ja homogeniseerimiseks kasutatakse mitut vaakumkaare ümbersulatuskäiku.
Beeta plekkon lokaliseeritud beeta-rikas piirkond, mis säilib sepistamise väikese pikliku piirkonnana, millel on erinev struktuur ja kõvadus. Seda on raske ainuüksi keemia abil tuvastada ja see avastatakse tavaliselt ultraheliuuringuga või pärast söövitamist hävitava lõiguga.
Mõlemad vähendavad väsimust ja elastsust ning mõlemat kontrollitakse sulatuskojas tooraine kvaliteedi, elektroodide ehituse, sulamiskiiruse ja sulamiskäikude arvu järgi. Sepikoda suudab need tuvastada ja eraldada; see ei saa neid eemaldada. Seetõttu tuleks sepismaterjali osta ultrahelikontrolliga kokkulepitud vastuvõtutasemeni ning iga sepise kuumuse ja valuploki jälgitavus on tõeline kvaliteedikontrolli tööriist, mitte paberimajandus.
Temperatuuriakende ja transuse sepistamine
Valik alfa{0}}beeta- ja beeta-sepistamise vahel määrab valmis detaili iseloomu.
| Harjuta | Töötemperatuur | Tulemuseks olev struktuur | Mõju omadustele |
|---|---|---|---|
| Alfa-beeta sepistamine | Alla umbes 875 C, tavaliselt 800–870 C | Equiaxed või bimodaalne alfa transformeeritud beetamaatriksis | Parem elastsus, väsimus ja sälkude sitkus |
| Beeta sepistamine | Üle umbes 875 C, tavaliselt 900-1050 C | Jämedad eelnevad beetaterad jahtumisel nõelakujulise alfaga | Suurem roomamiskindlus, väiksem elastsus ja väsimuskindlus |
| Liigne beetatöö | Pika leotusega transust tublisti üle | Väga jämedad terad, võimalik kontrollimatu beetaterade kasv | Habras reaktsioon ja halb ultraheliülekanne |
Tähtis on veel kaks temperatuurireeglit. Ülekuumenemine mis tahes etapis transusest kõrgemal tekitab püsiva terade kasvu, mida ükski hilisem alfa{1}}beetatöö või kuumtöötlus ei saa tagasi pöörata, seega on ahju juhtimine ja termopaari kalibreerimine üliolulised. Temperatuuril umbes 700 C muutub sulam palju vähem sepistatavaks ja ühest külmpressi löögist võib tekkida pinna pragunemine või sisemine nihke.
Deformatsioon, jahutuskiirus ja lõppstruktuur
Deformatsioon muudab valatud struktuuri sepistatud struktuuriks ja sulgeb poorsuse, kuid ainult siis, kui pinget rakendatakse piisavalt kuumalt ja jaotatakse piisavalt sügavale. Külma keskpunktiga pinnapinge jätab sisemised defektid puutumata, nii et praktilised kontrollid hõlmavad piisavat vähendamist käigu kohta, sobivat alasi geomeetriat ja lahtise stantsi korral töödeldava detaili korduvat pööramist, et jaotada pinge läbi sektsiooni.
Jahutuskiirus pärast viimast sepistamisetappi kontrollib alfa-morfoloogiat ja seega ka tugevuse ja elastsuse tasakaalu.
Õhkjahutus tekitab peenemat nõelakujulist alfat, millel on suurem tugevus ja mõningane elastsuse vähenemine.
Ahju jahutamine või muu kontrollitud aeglane jahutus annab jämedama alfa, millel on väiksem tugevus ja parem elastsus.
Lõigu paksus on oluline, sest raske sepis jahtub aeglaselt oma südamikust ja kiiresti pinnalt. Seetõttu võib üks osa sisaldada rohkem kui ühte mikrostruktuuri ja seda tuleks iseloomustada mitmes kohas.
Atmosfääri kuumutamine, vesinik ja järel{0}}töötlemine
Titaan reageerib õhuga, mille temperatuur on ligikaudu üle 400 C, moodustades hapnikuga rikastatud alfa korpuse ja niiskuse või süsivesinike juuresolekul neelates vesinikku. Sepistamistemperatuuril on reaktsioon kiire.
Kuumutage kontrollitud atmosfääriga ahjus või minimaalselt veidi redutseeriva, niiskuse- ja väävlivaba leegiga ning kontrollige atmosfääri perioodiliste kupongikontrollidega.
Enne lõplikku mõõtmete viimistlemist eemaldage alfa-korpus mehaaniliselt või vesinikfluoriidvannis marineerides vastavalt ASTM B600 praktikale.
Hoidke vesinikku alla 12. klassi jaoks lubatud maksimumi 0,015%, sest liigne vesinik moodustab rabedaid hüdriide ja vähendab löögikindlust.
Kriitiliste sepistete jaoks on tavaliselt ette nähtud ultrahelikontroll kokkulepitud protseduuriga, nagu ASTM E2375, koos mõõtmete kontrollimise ja vajaliku konstruktsiooni metallograafilise kontrollimisega.
Valmis sepis peaks saabuma dokumenteeritud marsruudiga, kus on kirjas sepistamistemperatuurid, jahutuspraktika, kuumtöötlemine ja kontrolli tulemused, sest olenevalt nendest valikutest saab valmistada identset geomeetriat väga erinevate omadustega.
KKK
K: Mis on beetaplekk ja miks see on oluline?
See on lokaliseeritud beeta-rikas piirkond, mis on jäänud valuploki segregatsioonist. See erineb ümbritsevast metallist struktuuri ja kõvaduse poolest, toimib väsimuse initsiatsioonikohana ja seda saab kontrollida ainult sulamisfaasis.
K: Kas jämedat sepistatud konstruktsiooni saab kuumtöötlemisega parandada?
Mitte seal, kus on tegemist teravilja kasvuga. Ülekuumenemisel tekkinud jämedaid eelnevaid beetaterasid ei saa hilisema kuumtöötlemisega rafineerida; ainult edasine kuumtöötamine transuse all viimistleb neid.
K: Milline standard hõlmab 12. klassi sepiseid?
ASTM B381 ja ASME SB381, milles sulam on klass F-12, mida toetavad materjalispetsifikatsioonid, nagu ASTM B348 ja ASTM B600 katlakivieemaldus.
K: Kas kasutada alfa{0}}beeta- või beetaversiooni sepistamist?
Üldiste konstruktsiooni-, klapi- ja pumbakomponentide puhul, mille elastsus ja väsimuskindlus on olulised, on eelistatud alfa{0}}beeta-sepistamine transuse all. Beeta-sepistamist kasutatakse seal, kus on vaja kõrgemat temperatuuritugevust ja seda aktsepteeritakse väiksema elastsusega.
K: Kuidas vesinik sepisesse siseneb?
Niiskest ahjukeskkonnast, saastunud kütusest, määrdeainetest ja marineerimisvannidest. Seda tuleb kontrollida, kuna hüdriidid muudavad sulami rabedaks, nii et vesinikku kontrollitakse valmis osal, mitte ainult sissetuleval toorikul.
