Pregled uvjeta isporuke titanskih materijala

Osim odljeva od titana, sve je kovanotitanijski materijaliisporučuju se u žarenom stanju (M). To je zato što se titanski materijali podvrgavaju različitim metodama obrade tijekom oblikovanja, što rezultira različitim unutarnjim naprezanjima.
Kako bi se osiguralo da materijal od titana posjeduje dovoljnu plastičnost i duktilnost i da ne razvija nedostatke kao što su pukotine tijekom naknadne strojne obrade ili deformacije, materijali od kovanog titana podvrgavaju se toplinskoj obradi žarenjem prije isporuke.

Temperatura i trajanje žarenja uglavnom ovise o čimbenicima kao što su vrsta titanijskog materijala (čisti titan ili legura titana), metodi žarenja (tj. žarenje za ublažavanje naprezanja, rekristalizacijsko žarenje i vakuumsko žarenje) i svrha žarenja.

Žarenje za smanjenje naprezanja industrijskog

Čisti titan općenito se izvodi na temperaturi nižoj od temperature rekristalizacije. Temperatura zagrijavanja je obično između 500 i 600 stupnjeva, a vrijeme zagrijavanja varira ovisno o debljini izratka. Vrijeme držanja žarenja je približno 60 minuta, a obično se koristi hlađenje zrakom. Svrha ovog žarenja je eliminirati unutarnje naprezanje u materijalu, poboljšati njegova mehanička svojstva kao što su plastičnost i duktilnost, olakšati oblikovanje i obradu te spriječiti pucanje i oštećenja uzrokovana unutarnjim naprezanjima tijekom oblikovanja i obrade.

Rekristalizacijsko žarenje

Također poznato kao potpuno žarenje, izvodi se na temperaturi višoj od temperature rekristalizacije komercijalno čistog titana, ali 120-200 stupnjeva nižoj od temperature fazne transformacije iz faze u fazu. Ovaj proces rezultira fino zrnatom mikrostrukturom.
Temperatura rekristalizacijskog žarenja za komercijalno čisti titan je obično između 680 i 700 stupnjeva (puna temperatura žarenja za TC4 je 700-800 stupnjeva). Vrijeme zagrijavanja ovisi o debljini izratka, a vrijeme držanja je cca 60 minuta. Općenito se koristi zračno hlađenje.

Glavna svrha ovog tretmana žarenja je pročišćavanje metalnih zrna, poboljšavanje plastičnosti, rastegljivosti i žilavosti materijala. Iako se vlačna čvrstoća i granica razvlačenja donekle smanjuju, to rezultira boljim ukupnim mehaničkim svojstvima, olakšavanjem obrade i oblikovanja te sprječavanjem pucanja i loma.

Vakuumsko žarenje

Kada titanski materijali zahtijevaju izuzetno nizak sadržaj vodika ili kada sadržaj vodika prelazi prihvatljive razine, jer vodik u titanu nema pozitivnih učinaka i vrlo je štetan, uzrokujući vodikovu krtost.
Kako bi se uklonio vodik i spriječila površinska oksidacija titanovog materijala, ovaj tretman se mora provesti u vakuumskoj peći. Topivost vodika u komercijalno čistom titanu je vrlo niska, uglavnom postoji u obliku spoja TiH2, koji je stabilan samo ispod 300 stupnjeva.
Zagrijavanjem komercijalno čistog titana u vakuumskoj peći do temperature vakuumskog žarenja, sadržaj vodika u titanu može se smanjiti ispod 0,01%. Temperatura, vrijeme zagrijavanja i vrijeme držanja za vakuumsko žarenje u osnovi su isti kao i za rekristalizacijsko žarenje. Metoda hlađenja općenito uključuje polagano hlađenje u peći na odgovarajuću temperaturu, nakon čega slijedi hlađenje izvan peći. Stupanj vakuuma ne smije biti manji od 5 × 10⁻⁴ mmHg. Osim uklanjanja vodika, vakuumskim žarenjem postižu se i drugi ciljevi rekristalizacijskog žarenja.