Melhoria da microestrutura e propriedades da liga de titânio TC4 por meio de recozimento
O titânio e suas ligas são amplamente utilizados nas indústrias aeroespacial, automotiva, química e naval devido às suas vantagens, como baixa densidade, alta resistência específica e excelente resistência à corrosão.TC4a liga de titânio contém 6% do -elemento estabilizador de fase Al e 4% do -elemento estabilizador de fase V, pertencente à típica liga de titânio reforçada com calor-de fase dupla-do sistema Ti-Al-V. Ele tem boas propriedades mecânicas e processabilidade e pode ser processado em produtos semi{10}}acabados, como barras, perfis, chapas e peças forjadas, que são cada vez mais preferidos pelas pessoas.
Atualmente, a pesquisa nacional se concentra principalmente nas propriedades-de alta temperatura, nas propriedades de fluência e na estabilidade térmica da liga de titânio TC4, mas ainda há relativamente pouca pesquisa sobre como otimizar seu desempenho prático por meio de processos razoáveis de tratamento térmico. Este artigo estuda a influência dos processos de tratamento térmico na microestrutura e nas propriedades mecânicas do material, submetendo folhas de liga de titânio TC4 a diferentes processos de tratamento térmico, o que tem importante significado teórico e prático.
Primeiramente, esponja de titânio, alumínio de alta{0}}pureza (99,99%) e liga de alumínio-vanádio foram derretidos em um forno a arco não consumível-de cadinho de cobre resfriado a água a vácuo-sob agitação eletromagnética e proteção de argônio. A composição da liga após fusão (por fração mássica, %) foi: 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, sendo o restante Ti. Para garantir a uniformidade da composição química das amostras, barras de liga de titânio TC4 foram preparadas por tripla refusão e laminação em folhas de titânio com espessura de 3mm, seguida de recozimento-com alívio de tensão a 650 graus por 4 horas. Posteriormente, as folhas recozidas foram processadas em amostras de observação de microestrutura e amostras de teste de tração, e submetidas aos seguintes três processos diferentes de tratamento térmico:
1. Tratamento de recozimento: 790 graus ×3 horas, resfriamento do forno.
2. Têmpera da solução: 980 graus × 1 hora, resfriamento a água.
3. Envelhecimento da solução: 980 graus × 1 hora, resfriamento de água + 580 graus × 8 horas, resfriamento do forno.
As amostras após tratamento térmico foram todas submetidas a análise microestrutural e testes de propriedades de tração.
Influência do tratamento térmico na microestrutura e propriedades da liga de titânio TC4
1. Tratamento de recozimento
Após o recozimento, a recristalização ocorre em ambas as fases do material. Ocorre a recristalização da fase -, com pequenos grãos poligonais precipitando na matriz deformada; A fase - recristalizada precipita a fase - secundária. A microestrutura final apresenta uma fase -distribuída uniformemente na matriz da transformação de fase -, com uma microestrutura geral uniforme. O recozimento elimina tensões internas, melhora a plasticidade e a estabilidade microestrutural, mas leva a uma diminuição da resistência e da dureza.
2. Solução de extinção
Após a têmpera da solução, a proporção de aspecto das lamelas -diminui significativamente, as lamelas -retas tornam-se torcidas e a interface da fase -contínua é destruída, formando a fase lamelar ou em cesta -entrelaçada -. Devido ao rápido resfriamento da região-de alta temperatura, a fase -não tem tempo suficiente para se transformar completamente na fase -, resultando na formação de uma fase -metaestável. À temperatura ambiente, a microestrutura consiste principalmente na fase martensítica '' e metaestável -, apresentando aumento de resistência e dureza, mas uma diminuição significativa na ductilidade.
3. Envelhecimento da solução
Após o envelhecimento da solução, algumas das fases martensítica '' e metaestável -se decompõem, transformando-se em fase -dispersa estável e fase -. Em comparação com o recozimento, a resistência e a dureza melhoram ainda mais após o envelhecimento, mas a ductilidade diminui ligeiramente. Através de uma análise abrangente, o processo de envelhecimento em solução melhora as propriedades abrangentes da liga de titânio.
Conclusão
Pesquisas em folhas de liga de titânio TC4 através de diferentes processos de tratamento térmico mostram que:
● O tratamento de recozimento pode melhorar a plasticidade e a estabilidade microestrutural, mas reduz a resistência e a dureza.
● A têmpera por solução melhora significativamente a resistência e a dureza, mas reduz consideravelmente a ductilidade.
● O envelhecimento por solução, até certo ponto, equilibra os requisitos de resistência, dureza e ductilidade, melhorando significativamente as propriedades abrangentes do material.
A seleção razoável de processos de tratamento térmico é de grande importância para otimizar as propriedades mecânicas da liga de titânio TC4, fornecendo suporte técnico para sua aplicação em campos de alto-desempenho, como aeroespacial.
