Travail à chaud et travail à froid des alliages de titane

Travail à chaud et travail à froid, comme les deux méthodes de formage de base pouralliages de titane, présentent des caractéristiques de processus, des avantages en termes de performances et des scénarios d'application nettement différents, basés sur différents mécanismes de température et principes de déformation.

 

 

La principale différence entre le travail à chaud et à froid réside dans la température de traitement par rapport à la température de recristallisation. Il détermine directement la microstructure et les propriétés du matériau.

 

Travail à chaud: Conduit au-dessus de la température de recristallisation, il supprime l'écrouissage par recristallisation dynamique et permet une mise en forme aisée.

 

Travail à froid: Conduite à température ambiante ou en dessous de la température de recristallisation, elle se déforme par glissement de dislocation avec écrouissage évident et sans recristallisation dynamique significative.

 

 

(I) Travail à chaud

Pour réaliser le formage de billettes de grande taille, éliminez les défauts de coulée, optimisez la microstructure, réduisez la résistance à la déformation et améliorez l'efficacité de la production.

 

Processus et caractéristiques typiques

Principaux procédés : forgeage à chaud, laminage à chaud et extrusion à chaud.

 

Points de contrôle essentiels

Environnemental : Les alliages de titane sont sujets à l'oxydation et à la fragilisation par l'hydrogène à haute température. Il nécessite un traitement dans un environnement inerte ou sous vide.

Changement de température : contrôlez strictement la température de chauffage, le temps de maintien et la vitesse de refroidissement pour éviter les gros grains, une plasticité insuffisante ou une contrainte interne excessive.

 

Difficultés techniques

Contrôlez de manière coordonnée « la température, l'environnement et la déformation » et résolvez les problèmes d'oxydation, de fragilisation par l'hydrogène, d'accumulation de chaleur et de défauts de pièces.

 

(II) Travail à froid

Pour contrôler avec précision la précision dimensionnelle, améliorer la résistance et optimiser la qualité de surface grâce à l'écrouissage, et s'adapter aux pièces de précision-de petite taille.

 

Processus et caractéristiques typiques

Laminage à froid: Affine l'épaisseur des plaques avec une tolérance allant jusqu'à ±0,05 mm et améliore la précision dimensionnelle.

Étirage à froid : Produit des fils et des barres en alliage de titane de haute-précision en étirant à travers des moules.

Marquage rotatif à froid : Présente une surface lisse et une haute précision, convient aux barres de forme spéciale-en petits lots-, et peut affiner les grains pour améliorer la résistance.

 

Points de contrôle essentiels

Montant de la déformation : le degré de déformation en un seul passage-est inférieur à 15 % pour éviter la rupture du matériau.

Recuit intermédiaire: Un recuit à 650-700 degrés pendant 1 à 2 heures est nécessaire entre le traitement multi-passes pour éliminer les contraintes et restaurer la plasticité.

Protection des surfaces: Contrôler strictement la finition de surface des outils ; les produits de haute-précision nécessitent un polissage ultérieur pour éviter les rayures.

 

Difficultés techniques

Surmonter le déclin du plastique causé par l’écrouissage pour éviter les fissures ; contrôler avec précision les contraintes dimensionnelles et résiduelles, en particulier pour les alliages de titane-à haute résistance, afin d'équilibrer résistance et plasticité.

 

 

(I) Différences de microstructure

Travail à chaud: La recristallisation dynamique se produit à haute température, formant des grains équiaxes uniformes, éliminant l'écrouissage et améliorant l'isotropie.

Travail à froid: Aucune recristallisation dynamique ne se produit, avec accumulation de densité de dislocation ; les grains sont allongés et raffinés, et certains peuvent former des grains à l'échelle nanométrique et une texture d'orientation préférée, améliorant ainsi la résistance.

 

(II) Différences dans les propriétés macroscopiques

Propriétés mécaniques: Le travail à chaud donne d'excellentes propriétés complètes avec une combinaison équilibrée de résistance, de plasticité et de ténacité, adaptée aux scénarios de contraintes complexes ; le travail à froid améliore la résistance, la dureté et la résistance à l'usure tout en réduisant la plasticité, ce qui convient aux scénarios de haute-résistance, de haute-précision et de-contrainte unique.

 

Qualité des surfaces: La surface après travail à chaud présente une couche d'oxyde et une rugosité élevée, nécessitant un traitement ultérieur ; la surface après écrouissage est exempte de couche d'oxyde et présente une faible rugosité avec une finition lisse, sans qu'un traitement ultérieur complexe soit nécessaire.

 

Précision dimensionnelle: Le travail à chaud est affecté par la dilatation et la contraction thermiques, ce qui entraîne une faible précision et une grande tolérance ; le travail à froid présente une température stable, une haute précision et une faible tolérance, adaptés à la production de pièces de précision.

 

 

1. Applications du travail à chaud

Aérospatial : Structures d'ailes, disques de turbine de moteur d'avion, pales, etc. Un formage complexe est obtenu par forgeage à chaud/forgeage isotherme pour garantir une microstructure uniforme et une résistance et une ténacité élevées.

 

Génie maritime: Hélices, composants en alliage de titane pour plateformes offshore, qui améliorent la ténacité et la résistance à la corrosion pour s'adapter au milieu marin.

 

Préparation des billettes de base: Les lingots d'alliage de titane sont transformés en plaques, barres et tubes par forgeage à chaud et laminage à chaud pour fournir des billettes pour un traitement ultérieur.

 

2. Applications du travail à froid

Industrie médicale: Articulations artificielles, implants orthopédiques, etc. Le laminage à froid/emboutissage rotatif à froid assure précision, état de surface et résistance pour répondre aux exigences de biocompatibilité.

 

Instruments de précision : Engrenages de précision, boîtiers de capteurs, etc., permettant d'obtenir une stabilité de formation et d'adaptation de haute -précision.

 

Équipement-haut de gamme: Composants de précision pour les nouvelles énergies et les équipements intelligents, améliorant la résistance et la résistance à l'usure et prolongeant la durée de vie.

 

3. Traitement synergique à chaud-à froid

En production, les alliages de titane sont généralement traités par travail à chaud pour le formage et par travail à froid pour l'amélioration des propriétés. En prenant comme exemple les plaques en alliage de titane Gr5 :

 

• Laminage à chaud à haute température pour affiner les-défauts de coulée

 

• Laminage à froid pour réduire l'épaisseur, avec recuit intermédiaire pour éliminer l'écrouissage

 

• Recuit final sous vide pour soulager les contraintes

 

Cela produit des plaques de haute-précision et haute-performances qui répondent aux exigences strictes des applications aérospatiales et médicales.

 

Le groupe Ruihang produit principalement des produits en titane et en alliage de titane.Pour plus de détails, veuillez nous contacter à l'e-mail : Sam.Rui@bjrh-titanium.com