Razlika u mehaničkim svojstvima između žarenih i obrađenih rastvorom i ostarjelih (STA) uslova legure titana 5. razreda
Legura titanijuma stepena 5 (Ti‑6Al‑4V) je najraširenija legura titanijuma. Njegova mehanička svojstva mogu se značajno prilagoditi različitim termičkim tretmanima. Dva najčešća stanja su žarenje i tretiranje rastvorom i starenje (STA). Ova dva stanja pokazuju očigledne razlike u snazi, duktilnosti, žilavosti, performansama zamora i scenarijima primjene.
1. Užareno stanje
Tipičan proces žarenja za Grade 5 je zagrevanje na oko 700-790 stepeni, zadržavanje dovoljno vremena, zatim hlađenje vazduhom ili hlađenje peći. Ova obrada proizvodi potpuno izjednačenu mikrostrukturu sa ujednačenom veličinom zrna i smanjenim zaostalim naprezanjem.
U žarenom stanju, legura ima odličnu duktilnost, formabilnost i žilavost loma, ali umjerenu čvrstoću. Ključne karakteristike uključuju:
Niža vlačna i čvrstoća tečenja u poređenju sa stanjem STA
Visoko izduženje i smanjenje površine, dobro za oblikovanje, savijanje i zavarivanje
Stabilna mikrostruktura i konzistentna svojstva u velikim presjecima
Dobra otpornost na savijanje i deformacije tokom obrade
Odlična žilavost na sobnim i kriogenim temperaturama
Žareni razred 5 se široko koristi u općim strukturnim dijelovima, pločama, listovima, cijevima, spojnim elementima i komponentama koje zahtijevaju dobru obradivost i zavarljivost.
2. Stanje tretirano rastvorom i ostarjelo (STA).
STA proces uključuje dva koraka:
Tretman rastvorom: zagrevanje do temperature u -faznom regionu (oko 900–955 stepeni), zadržavanje da bi se omogućila delimična transformacija u fazu, zatim brzo hlađenje (gašenje vodom ili uljem) da bi se zadržala metastabilna struktura.
Starenje: ponovno zagrevanje na 480–595 stepeni, zadržavanje nekoliko sati, zatim hlađenje da bi se podstaklo fino, ujednačeno taloženje faze unutar metastabilnog matriksa.
Ova mikrostruktura uvelike povećava čvrstoću dok održava prihvatljivu duktilnost. Nekretnine u STA stanju su:
Značajno veća vlačna čvrstoća i granica popuštanja od žarenog stanja
Niža duktilnost (izduženje i smanjenje površine)
Poboljšana čvrstoća na zamor i otpornost na puzanje na umjereno povišenim temperaturama
Veća tvrdoća i otpornost na habanje
Nešto manja otpornost na lom u poređenju sa žarenim materijalom
STA Grade 5 se uglavnom koristi u strukturnim komponentama visokih performansi u vazduhoplovstvu, odbrani, trkama i drugim poljima koja zahtevaju visok odnos čvrstoće i težine.
3. Sažetak ključnih razlika
Snaga: STA stanje je mnogo jače od žarenog.
Duktilnost i žilavost: žareno stanje je znatno bolje.
Formabilnost: žareno je odlično; STA je loš.
Zavarljivost: bolje je žareno; STA može zahtijevati termičku obradu nakon zavarivanja.
Umor i puzanje: STA je superioran pod visokim stresom i umjerenim temperaturama.
Primjena: žareno za opće konstrukcije, dijelove za oblikovanje i zavarene sklopove; STA za nosive komponente visoke čvrstoće.
Zaključno, žareno stanje pruža idealnu ravnotežu duktilnosti, žilavosti i stabilnosti, dok STA stanje postiže ultra-visoku čvrstoću kroz mikrostrukturno precipitacijsko stvrdnjavanje. Izbor između njih ovisi o specifičnim zahtjevima čvrstoće, žilavosti, mogućnosti oblikovanja i radnog okruženja.
