Traitement thermique detitane et alliages de titaneest un processus clé pour contrôler leur microstructure et leurs propriétés. Étant donné que le titane réagit facilement avec l'oxygène, l'azote et l'hydrogène à haute température et subit une transformation de phase (⇌, avec une température de transformation d'environ 882 degrés), son traitement thermique présente des défis distincts.
Processus de traitement thermique primaire :
1. Recuit
Le plus couramment utilisé ; objectifs : soulagement des contraintes, adoucissement, stabilisation microstructurale et ductilité améliorée.
1) Recuit de soulagement des contraintes : 450 à 650 degrés, 1 à 4 heures, tous les alliages de titane éliminent les contraintes résiduelles de l'usinage/du soudage ; aucune transformation de phase ne se produit
2) Recuit de recristallisation : 680–800 degrés (pour les alliages + inférieurs à T ); après un travail à froid ; pour soulager l'écrouissage et restaurer la ductilité
3) Double recuit : étape de température élevée- + étape de température basse- (par exemple, Gr5 : 950 degrés/2 h de refroidissement par air + 530 degrés/4 h de refroidissement par air) ; + alliage ; Affine la microstructure, améliorant la résistance au fluage et la ténacité à la rupture
4) Recuit isotherme : Après chauffage, le matériau est rapidement refroidi jusqu'à une température inférieure à T et y est maintenu ; + alliage ; pour obtenir une microstructure plus uniforme et réduire les contraintes internes
5) recuit (transformation) : au-dessus de T (par exemple, Gr5 : 1050 degrés), air-refroidi au four-refroidi + alliage ; produit une structure Widmanstätten (motif de tissage en panier -), améliore la ténacité à la rupture et réduit le taux de propagation des fissures de fatigue
2. Solution de traitement et de vieillissement (STA)
La principale méthode de renforcement, adaptée aux alliages + et métastables.
Principe : Après un traitement en solution à haute-température, l'alliage est rapidement refroidi (trempe à l'eau/trempe à l'huile), piégeant les -éléments stabilisants dans des éléments sursaturés (martensite) ou métastables. Lors du vieillissement, des phases fines et uniformément réparties ou des composés intermétalliques précipitent.
3. Traitement thermique chimique (durcissement de surface)
Diffusion de l'oxygène : augmente la dureté de la surface et la résistance à l'usure
Nitruration : forme une couche de durcissement TiN
Diffusion du bore : dureté extrêmement élevée, mais grande fragilité
Implantation ionique : améliore la résistance à l'usure et à la corrosion des surfaces
Le traitement thermique chimique du titane doit être effectué sous vide ou sous atmosphère protectrice pour éviter la formation d'une couche de contamination superficielle (-couche de fragilisation).
Facteurs de contrôle clés dans le traitement thermique
1. Chauffage de l’atmosphère et prévention de la contamination
Le titane se comporte comme une « bête chimique » à haute température :
>400 degrés : Absorption importante d'oxygène, formant une couche dure et cassante (Cas/ -cas)
>500 degrés : Absorption significative de l'azote
>300 degrés : absorption d'hydrogène conduisant à une fragilisation par l'hydrogène
Mesures:
Traitement thermique sous vide (niveau de vide inférieur ou égal à 10⁻⁴ Pa ; pour des températures plus élevées, inférieur ou égal à 10⁻⁴ Pa)
Protection contre les gaz inertes (argon-de haute pureté ; garantir un point de rosée < -50 degrés)
Protection du revêtement (par exemple, revêtements anti-oxydation spécialisés-tels que Brycoat)
Décapage pour éliminer la -couche de fragilisation (acide mixte HF + HNO₃)
2. Contrôle de la température : contrôle précis de T
La température de traitement de la solution pour les alliages + doit être inférieure à T (généralement de 30 à 80 degrés inférieure) ; sinon, les grains croîtront rapidement, formant une structure de Widmanstätten grossière, conduisant à une « fragilité ».
T varie selon la composition : environ 995 degrés pour TC4 et 1 000 degrés pour TC11 ; des ajustements doivent être effectués en fonction de la composition spécifique.
3. Taux de refroidissement
Recuit : généralement refroidi par air-ou par four-refroidi
Traitement de la solution : trempe à l'eau (pour empêcher la décomposition en phase - et obtenir une microstructure sursaturée)
Lorsque l'épaisseur de la section transversale-dépasse 25 mm, la vitesse de refroidissement au niveau du cœur peut être insuffisante ; la trempabilité par trempe doit être prise en compte
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