But du traitement thermique du titane et des alliages de titane

• Réduire le stress résiduel du traitement thermique du titane généré pendant le processus de fabrication (soulager le stress)
• Produit la meilleure combinaison de ductilité, maniabilité et stabilité dimensionnelle et structurelle (recuit)
• Augmente la résistance (traitement en solution et vieillissement)
• Optimiser les propriétés spéciales telles que la ténacité à la rupture, la résistance à la fatigue et la résistance au fluage à haute température

Afin d'obtenir des propriétés mécaniques sélectionnées, différents types de traitements de recuit (par exemple, recuit simple, recuit double et recuit de recristallisation) ainsi qu'un traitement de mise en solution et un traitement de vieillissement doivent être effectués.

La détente et le recuit peuvent être utilisés pour empêcher une attaque chimique préférentielle dans certains environnements corrosifs, empêcher la déformation (traitement de stabilisation) et ajuster le métal pour les opérations de formage et de fabrication ultérieures.

Réponse au traitement thermique et types d'alliages

La réponse du titane et des alliages de titane au traitement thermique dépend de la composition du métal et de l'influence des éléments d'alliage sur la transformation cristalline α-β du titane.

Gardez à l'esprit que tous les cycles de traitement thermique ne sont pas applicables à tous les alliages de titane, car les objectifs de conception de divers alliages sont différents.

• Les alliages Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr et Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo sont conçus pour la résistance dans les sections lourdes.
• Alliages Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo et Ti-6Al-5Zr-0,5Mo-0,2Si pour la résistance au fluage.
• Alliages Ti-6Al-2Nb-1 Ta-1Mo et Ti-6Al-4V, pour la résistance à la corrosion sous contrainte dans les solutions salines aqueuses et pour une ténacité élevée à la rupture.
• Alliages Ti-5Al-2.5Sn et Ti-2.5Cu pour la soudabilité ; et
• Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-6Al-4V et Ti-10V-2Fe-3Al pour une résistance élevée à des températures faibles à modérées.

L'influence des éléments d'alliage sur la transformation α-β.

Le titane non allié est allotrope. Sa structure hexagonale compacte (phase α) devient une structure cubique centrée sur le corps (phase β) à 885°C (1625°F), et la structure reste inchangée à des températures allant jusqu'au point de fusion.

Concernant leur influence sur la transformation allotropique, les éléments d'alliage du titane sont classés en stabilisants alpha ou stabilisants bêta. Les stabilisateurs alpha (tels que l'oxygène et l'aluminium) augmentent la température de transition de α à β. L'azote et le carbone sont également des stabilisants, mais ces éléments ne sont généralement pas délibérément ajoutés dans les formulations d'alliages. Les stabilisants bêta (tels que le manganèse, le chrome, le fer, le molybdène, le vanadium et le niobium) peuvent réduire la température de transition α à β et, selon la quantité ajoutée, peuvent faire en sorte que certaines phases restent à température ambiante.

Type d'alliage. Selon le type et la quantité d'éléments d'alliage contenus dans l'alliage de titane, l'alliage de titane est classé en alliage α, proche α, α-β ou β. La réponse de ces types d'alliages au traitement thermique est brièvement décrite ci-dessous.

Les alliages de titane alpha et quasi-alpha peuvent soulager les contraintes et être recuits, mais tout type de traitement thermique (tel que le traitement bêta en solution et le traitement de vieillissement après trempe) ne peut pas produire une résistance élevée dans ces alliages.

Les alliages bêta disponibles dans le commerce sont en fait des alliages bêta métastables. Lorsque ces alliages sont exposés à des températures élevées sélectionnées, la phase β restante se décompose et se renforce. Pour les alliages β, la détente et le traitement de vieillissement peuvent être utilisés en combinaison, et le recuit et le traitement de mise en solution peuvent être la même opération.

L'alliage α-β est un alliage à deux phases, comme son nom l'indique, contient à la fois des phases α et à température ambiante. Ils sont les plus courants et les plus polyvalents des trois types d'alliages de titane.

Les niveaux d'oxygène et de fer ont des effets significatifs sur les propriétés mécaniques après traitement thermique. Il faut comprendre que :

• L'oxygène et le fer doivent être proches des valeurs maximales spécifiées pour atteindre les niveaux de résistance de certaines qualités commercialement pures
• L'oxygène doit être proche d'un maximum spécifié pour atteindre les niveaux de résistance dans le Ti-6Al-4 V traité et vieilli en solution
• Les niveaux d'oxygène doivent être maintenus aussi bas que possible pour optimiser la résistance à la rupture. Cependant, le niveau d'oxygène doit être suffisamment élevé pour répondre aux exigences de résistance à la traction
• La teneur en fer doit être maintenue aussi faible que possible pour optimiser les propriétés de fluage et de rupture sous contrainte. La plupart des alliages résistants au fluage nécessitent des teneurs en fer égales ou inférieures à 0,05wt%.

Traitements anti-stress

Le titane et les alliages de titane peuvent soulager le stress.

Le traitement anti-stress réduit les contraintes résiduelles indésirables :
Premièrement, la déformation causée par le forgeage à chaud inégal ou le formage à froid et le redressement,
Deuxièmement, le traitement asymétrique des tôles d'acier ou des pièces forgées, et troisièmement, le soudage et le refroidissement des pièces moulées.

Le soulagement de cette contrainte aide à maintenir la stabilité de la forme et élimine les inconvénients, tels que la perte de la limite d'élasticité à la compression communément appelée effet Bauschinger.

Le recuit du titane et des alliages de titane

Le recuit est principalement utilisé pour augmenter la ténacité à la rupture, la ductilité à température ambiante, la stabilité dimensionnelle et thermique et la résistance au fluage.

De nombreux alliages de titane sont utilisés à l'état recuit. Etant donné qu'une ou plusieurs améliorations des performances sont généralement obtenues au détriment d'autres performances, le cycle de recuit doit être sélectionné en fonction de l'objectif du traitement.

Les méthodes courantes de traitement de recuit sont :

• Recuit au moulin
• Recuit duplex
• Recuit de recristallisation
• Recuit bêta

Traitement de solution et vieillissement

Grâce à un traitement de mise en solution et de vieillissement, différents niveaux de résistance peuvent être obtenus dans les alliages α-β ou β. En plus de l'alliage unique Ti-2.5Cu, la réponse au traitement thermique de l'alliage de titane provient de l'instabilité de la phase à haute température à basse température.

Le chauffage de l'alliage -β à la température de traitement en solution produira un rapport de phase plus élevé. La distribution de phase est maintenue par trempe ; dans le processus de vieillissement ultérieur, la phase instable se décomposera pour fournir une résistance élevée. Les alliages bêta disponibles dans le commerce sont généralement fournis dans des conditions de traitement en solution et ne nécessitent qu'un traitement de vieillissement.

Après le nettoyage, les composants en titane doivent être installés dans un montage ou un rack pour permettre un accès libre aux médias de chauffage et de trempe. Les composants épais et minces du même alliage peuvent être mis en solution ensemble, mais le temps à température dépend de la partie la plus épaisse.

Le tableau 1 montre les combinaisons temps/température utilisées pour le traitement de la solution.

Solution recommandée et traitements de vieillissement pour l'alliage de titane

La charge peut être chargée directement dans un four fonctionnant à la température de traitement de la solution. Bien que le préchauffage ne soit pas nécessaire, il peut être utilisé pour minimiser la déformation de pièces complexes.

Les alliages bêta sont généralement obtenus auprès des fabricants dans des conditions de solution solide. Si un réchauffage est nécessaire, le temps de trempage ne doit être que le temps nécessaire pour obtenir une dissolution complète. La température de traitement en solution de l'alliage est supérieure à la température de transformation β ; parce qu'il n'y a pas de deuxième étape, la croissance du grain peut se dérouler rapidement.

alliage α-β. Le choix de la température de traitement de la solution d'alliage α-β est basé sur la combinaison des propriétés mécaniques requises après vieillissement. Le changement de la température de traitement de la solution d'alliage α-β modifiera le contenu de la phase , modifiant ainsi la réponse au vieillissement.

Afin d'obtenir une résistance élevée avec une ductilité suffisante, le traitement en solution doit être effectué à une température plus élevée dans le champ α-β, généralement de 25 à 85 °C (50 à 150 °F) en dessous de la ligne transitoire β de l'alliage. Si une ténacité plus élevée ou une résistance à la corrosion sous contrainte améliorée est requise, un recuit bêta ou un traitement en solution bêta peut être nécessaire. Cependant, le traitement thermique des alliages α-β dans la gamme β entraînera une diminution significative de la ductilité. Ces alliages sont généralement traités thermiquement en solution à une température inférieure à la température de transformation pour obtenir le meilleur équilibre entre les propriétés de ductilité, de ténacité, de fluage et de rupture sous contrainte.

Posté par fournisseur de raccords de tuyauterie en acier inoxydable KAYSUNS