1. Énoncé du problème
Lors d'un essai de production de pièces forgées TC4, plusieurs indicateurs de performance des pièces forgées-ont échoué, notamment une durée de vie de "fracture de contrainte entaillée" inférieure à 5 heures. L'analyse doit commencer par la structure métallurgique et la morphologie du TC4, puis examiner le processus de forgeage.
2. Caractéristiques de la microstructure TC4
L'alliage de titane TC4 est un alliage alpha+bêta (Ti-6Al-4V). La structure recuite est une phase alpha+bêta, contenant environ 6 % de l'élément alpha-stabilisant aluminium ; le vanadium stabilise faiblement la version bêta, de sorte que la fraction bêta recuite est petite - environ 7 à 10 %. En fonction du traitement thermique et des conditions thermiques de travail, les proportions, la nature et la morphologie des phases varient fortement. Le transus bêta est d'environ 1000 degrés :
| Chauffage et déformation | Structure | Caractéristiques |
|---|---|---|
| 950 degrés, air frais | Alpha primaire + bêta transformé | Équilibré |
| 1100 degrés, air frais | Bêta grossière entièrement transformée (Widmanstatten) | Plasticité et résistance aux chocs inférieures ; meilleure résistance au fluage |
| Au-dessus du transus bêta, grande déformation | Structure en panier-tissé (filet) | Plasticité/ténacité meilleure que Widmanstatten ; bonnes performances à haute-température et fluage |
| En dessous du transus bêta, déformation suffisante | Structure équiaxée | Meilleures performances globales - plasticité et résistance aux chocs élevées |
3. Causes profondes de la baisse des performances
D'après l'analyse microstructurale, la baisse des performances du TC4 est généralement causée par deux liens lors du forgeage : (1) une température de chauffage trop élevée - atteignant ou dépassant le transus bêta, ce qui grossit les grains bêta et réduit l'allongement/le retrait de section ; (2) déformation par simple coup- insuffisante ou excessive. La résistance à la déformation du titane est élevée mais la conductivité thermique est faible ; lors du forgeage, la température localisée peut dépasser le transus bêta et une déformation surdimensionnée ou sous-dimensionnée peut grossir les grains.
4. Processus de corrections et résultats
Maintenez le chauffage des billettes en dessous du transus bêta (températures du four et de démarrage-de forgeage pas trop élevées).
Utilisez un-coup léger-un martelage rapide - pour réduire la déformation par un seul coup pour éviter une surchauffe locale et une agrégation de recristallisation.
Régler le traitement thermique après-forge à 760-770 degrés (inférieur au paramètre d'origine) - un écart de température du four supérieur à 780 degrés dégrade les performances.
Avec ces corrections, tous les indicateurs de performance ont été satisfaits, y compris la durée de vie en cas de rupture de stress entaillée supérieure à 5 heures. La vérification de la production avec la même pratique a confirmé les résultats.
5. Conclusion
Lors de la production de pièces forgées en alliage de titane TC4, contrôlez strictement les paramètres du processus de forgeage : premièrement, un forgeage rapide-à la lumière-avec une déformation par simple-coup réduit ; deuxièmement, un traitement thermique post-forge dans la plage de 760 à 770 degrés. Cela garantit la qualité du forgeage.
6. Contexte plus large
Le forgeage d’alliages de titane est largement utilisé dans la fabrication aéronautique et aérospatiale ; Le forgeage isotherme est utilisé pour les pièces de moteurs et les pièces structurelles d'avions, et de plus en plus pour les industries automobile, énergétique et navale. Les aluminures de titane-à température plus élevée et les alliages intermétalliques font l'objet de recherches actives ainsi que leurs processus de déformation.
