Transformarea izoterma - titan

Transformarea izoterma - titan

Prin incalzirea aliajelor de titan in domeniul β,urmata la racire de o mentinere a temperaturii la care structura α+β este stabila se produce o precipitare care asigura durificarea structurala a aliajului.

Mentinerea izoterma la temperaturi ridicate conduce la aparitia fazei α,vizibila la inceput la limitele grauntilor de faza β.

La temperaturi joase α precipita de-a lungul planelor de clivaj chiar in interiorul grauntilor de β,precipitatul fiind cu atat mai fin cu cat temperatura este mai joasa.

Prin racire lenta dupa mentinerea izoterma structura va fi constituita din particule α intr-o masa de β si aliajul va avea o rezistenta medie,o buna rezilienta si ductilitate;prin racire rapida,restul de β netransformat pe cale izoterma se transforma in αⁱ,dar aceasta transformare este impidicata,daca au loc precipitari de ω.

Deoarece faza α se formeaza pe cale izoterma,faza β rezidual se imbogateste progresiv in elemente de aliere si temperatura M_s poate sa scada sub temperatura ambianta.

Astfel transformarea izoterma poate sa se manifeste printr-o cresterea a proportiei de β.

Transformarea martensitica in aliajele de titan

Faza α^l In titanul pur transformarea martensitica se realizeaza la temperatura transformarii polimorfice 882^oC.In titanul pur transformarea martensitica este ideala dar la aliaje apar abateri de la caracteristicile transformarii martensitice,viteza transformarii este micsorata de cresterea concentratiei elementelor de aliere.

Aceiasi viteza de racire nu duce la obtinerea aceleiasi structuri in diferite aliaje,pentru diferite concentratii ale diferitelor elemente de aliere,care au coeficienti de difuzie in Ti_β diferiti.

In ceea ce priveste microstructura martensitei exista urmatoarele tipuri morfologice:

a)     martensita masiva,cand transformarea martensitica β→α^I se desfasoara rapid,cu respectarea coerentei intre lamelele de faza noua.Pachetele au dimensiuni de ordinul 50-100m,fiind formate din lamele subtiri.

b)     Martensita aciculara(formata din lamele izolate)(α^I).La cresterea concentratiei elementelor de aliere coerenta dintre lamelele din colonia de M masiva scade,apoi dispare,obtinandu-se M aciculara.

c)     In aliajele de tip α+β calite din domeniul β se poate obtine si o structura WIDMANSTATTEN (α+β) cu lamele interpatrunse.

d)     Martensita de deformare (α^II)

In aliajele de titan slab aliate apare o martensita α^l (HC).In aliajele de titan mediu si inalt aliate poate apare martensita α^ll,in cazul deformarii plastice sau dupa calire.

Faza αⁱ

-faza α^l,care cristalizeaza in sistemul (HC),este o solutie solida suprasaturata de elemente de aliere Tiα,avand parametrii retelei a=2,95 A⁰;c=4,66 A⁰.

-formarea α^l se realizeaza prin proces fara difuzie.

-aspectul microscopic este acicular.

-greu de deosebit microscopic,desi lamelele α^l si α^ll contin macle,β rezidual.

-are compozitia identica cu faza β care a provenit din transformarea martensitica reversibila

Faza α^ll

Spre deosebire de α^l (HC),α^ll este cristalizata in sistemul ortorombic si se formeaza la cresterea continutului elementelor stabilizatoare de faza β,avand o retea puternic deformata.Are parametrii retelei a=3,022 A⁰; b=4,964 A⁰; c=4,665 A⁰.

Faza α^ll este martensita formata in timpul calirii aliajelor continand elemente stabilizatoare de faza β(Mo,V,Nb) a caror raza atomica este aproximativ egala cu cea a titanului.

Faza α^ll este o faza intermediara de transformare β→α(α^l),formarea α^ll in interiorul fazei β metastabil fiind influentata de mobilitatea atomilor elementelor de aliere.

Descompunerea fazei α^ll se produce la imbatranirea aliajelor de titan la 400 ^oC printr-un proces difusiv de redistribuire a elementelor de aliere.

Transformari care se produc la racirea Ti_β

Transformarea β→α se poate produce:

1.cu difuzie,la subraciri mici,rezultand structuri poliedrice;

2.fara difuzie,la subraciri mari,pe cale martensitica,rezultand structuri martensitice aciculare;

3.In domeniul temperaturilor intermediare,pe cale mixta,rezultand faza ω,cu retea HC,fragila si instabila.

Fig.4.5 Influenta elementelor de aliere asupra temperaturii Ms

In Fig. 4.6 este prezentata structura aliajelor de titan cu elemnte stabilizatoare in faza  in functie de continutul in aceste elemnte.

Fig.4.6. Structura aliajelor de titan cu elemente stabilizatoare faza  abtinute atat la viteza mica de racire , cat si la viteza mare de racire

a)Aliaje cu transformare eutectoida

b)Aliaje fara transformare eutectoida

a)     Aliajele cu transformare eutectoida

a₁) la racire cu viteza mica,aliajele cu structura α+TiX,iar aliajele cu continut in elemente de aliere de la a la b au o structura α+TiX (precipitat),iar aliajele cu mai mult de b % ,au structura α+eutectoid [α+TiX].

a₂) la racire cu viteze mari,aliajele cu transformare eutectoida care contin pana la c % elemente de aliere cu structura alcatuita din α^l-martensita ;aliajele avand compozitia de la c la d prezinta in structura tot martensita cu retea puternic deformata.

a)     In cazul aliajelor fara transformare eutectoida

-la viteze mici de racire pana la a% elemente de aliere-structura alcatuita din faza α;

-la viteze mari de racire aliajele avand un continut de elemente de aliere pana la b% au o structura α^l;cele cu compozitie de la b% la c% structura α^ll;aliajele cu un continut de la c% -prezinta in structura α^ll+β rezidual;aliajele de la d% la e% -structura β subracit,iar aliajele cu un continut de peste e% au o structura alcatuita din β stabil.

Transformarile care se produc la incalzirea aliajelor de titan racite rapid

La incalzirea aliajelor de titan racite rapid se produce revenirea care consta in descompunerea martensitelor α^l si α^ll,a fazei ω sau a fazei β suprasaturate,intr-un amestec format din α+β cu compozitii aproapiate de echilibru sau in amestec α+TixMy.

Prin revenire α^l trece in α,aliajul castiga plasticitate,structura are un aspect care pastreaza o duritate apreciabila.

Prin incalzire la temperatura intermediara se obtine o transformare ce se identifica cu imbatranirea ,care durifica structura aliajului.

Imbatranirea de scurta durata si la temperaturi joase asigura duritate maxima conditionata de formarea fazei ω.

Prin imbatranire la temperaturi mai ridicate sau de lunga durata ω se descompune cu separarea fazei α,ceea ce duce la cresterea plasticitatii si la scaderea rezistentei duritatii.

In cazul aliajelor susceptibile de precipitarea unor faze intermediare,aceste procese se complica si se poate produce un efect de durificare suplimentara datorita precipitarii disperse a acestor faze.

La viteze medii de racire,plecand de la β se formeaza ω si aliajul devine foarte dur si fragil.Cum formarea fazei ω atrage dupa sine o scadere a punctului M_s,aliajul contine putin α^l(sau de loc).