Com la laminació en fred canvia la placa de titani
El laminat en calent trenca un lingot o llosa de titani fins a la placa i la bobina, però és el laminat en fred el que fixa el gruix final, la planitud i la qualitat de la superfície. La laminació en fred es realitza per sota de la temperatura de recristal·lització de l'aliatge, de manera que la peça metàl·lica-s'endureix en lloc d'estovar-se a mesura que passa pels rotlles. Cada passada augmenta la densitat de dislocació, la qual cosa augmenta la resistència a la fluència i la duresa alhora que redueix la ductilitat. És per això que una placa de titani-laminada en fred és més resistent que la mateixa qualitat en la condició de laminació i recuit-calent, i per què el programa de laminació es basa en el recompte de passades, la reducció per passada i els passos de recuit inter-passades.
Per al titani comercialment pur (CP), la recristal·lització comença a la regió de 550-700 graus depenent del nivell d'oxigen intersticial, de manera que la tira que entra als rotlles es manté molt per sota d'aquesta finestra. Els graus amb un contingut més elevat d'oxigen i ferro, com ASTM B265 Grau 4, treballen-s'endureixin més ràpidament que el Grau 1 tou i necessiten un recuit intermedi més freqüent. El Ti-6Al-4V (grau 5) és encara més sensible, de manera que un programa de dues etapes amb recuit al buit o amb gas inert entre etapes és una pràctica normal del molí.
El benefici pràctic és el control. Una placa-laminada en fred es pot lliurar en estat de recuit suau, en un quart-dur o mig-condició produïda per una reducció controlada en fred, o en un estat-alleujat de tensió on l'estabilitat dimensional importa més que la ductilitat màxima. Els compradors haurien d'indicar el temperament requerit, perquè el mateix grau amb el mateix gruix es comporta de manera molt diferent segons la quantitat de treball en fred que quedi a la placa acabada.
Graus-laminats en fred i propietats mecàniques típiques
Les plaques, làmines i tires produïdes segons ASTM B265 / B265M són l'especificació de referència habitual per al titani forjat, mentre que GB/T 3621 cobreix titani i plaques d'aliatge de titani per al mercat xinès i ASTM F67 s'aplica al titani no aliat per a implants quirúrgics. La taula següent enumera els valors mínims recuits habitualment citats per a les formes de producte de placa; Els resultats reals es reporten calor per calor al certificat del molí.
| Grau | Composició nominal | Resistència a la tracció, min | Límit de fluència, mín | Elongació, min |
|---|---|---|---|---|
| Grau 1 | Titani CP, baix en oxigen | 240 MPa | 138 MPa | 24 % |
| Grau 2 | Titani CP, oxigen estàndard | 345 MPa | 275 MPa | 20 % |
| Grau 4 | Titani CP, més oxigen i ferro | 550 MPa | 483 MPa | 15 % |
| Grau 5 | Ti-6Al-4V | 895 MPa | 828 MPa | 10 % |
| Grau 7 | Titani CP amb addició de pal·ladi | 345 MPa | 275 MPa | 20 % |
La densitat del titani és d'uns 4,51 g/cm³, aproximadament el 57% de l'acer, la qual cosa fa que la placa sigui atractiva allà on s'ha de reduir la massa en moviment.
El punt de fusió és d'aproximadament 1668 graus i el mòdul elàstic dels graus CP es troba en el rang 105-120 GPa.
Els graus de pal·ladi-com ara el grau 7 i el grau 11 es seleccionen per reduir lleugerament el servei àcid; Els graus 26 i 27 utilitzen ruteni en lloc de pal·ladi per obtenir una resistència a la corrosió similar a un cost més baix.
La placa Ti-6Al-4V és el cavall de batalla aeroespacial i també és estàndard per a recipients a pressió, maquinari submarins i components mèdics on la relació força-pes és el factor decisiu.
Pràctica del molí: reducció, recuit i redreçat
Una ruta típica de-laminació en fred comença amb una bobina-laminada i decapada en calent, que es descalcifica mecànicament o per decapat àcid abans de la primera passada en fred. La reducció total en fred es divideix en diverses passades amb recuits intermedis, i l'etapa de recuit es porta a terme en un forn de buit o sota una atmosfera protectora perquè la recollida d'oxigen i nitrogen es mantingui dins de les especificacions. Després de la passada final, la placa es recuita o s'alleuja la tensió, després s'anivella amb rodets i, si cal, es talla a la longitud.
Dos punts decideixen la qualitat final. En primer lloc, l'estat del rotllo i la lubricació controlen la superfície; un rotlle gastat o mal refredat deixa marques de transferència, xoc i un acabat apagat que cap operació posterior elimina. En segon lloc, el control de l'anivellació després del recuit evita l'arc i la torsió que apareixen quan s'allibera la tensió residual durant el tall làser o el mecanitzat a les obres del client. Un proveïdor que informa de planitud en mil·límetres per metre, no només "plan", és més fàcil de qualificar.
Mides, toleràncies i acabat superficial
La placa de titani-laminada en fred es subministra habitualment en gruixos des d'una fracció de mil·límetre fins a uns quants mil·límetres de calibre acabat, amb calibres més amples subministrats com a placa-laminada en calent. La tolerància al gruix, l'amplada, la longitud, l'estat de la vora i la planitud s'especifiquen a l'ordre de compra, i els graus comercials d'acabat es descriuen normalment com a acabat de molí, decapat, recuit brillant o mòlt.
La tolerància del gruix es cita com una banda més/menys, i les classes més ajustades costen més perquè requereixen passades addicionals i controls de mesura més freqüents.
Les toleràncies de longitud i amplada es comenten per separat de la tolerància de gruix; les vores tallades són estàndard i les vores mecanitzades s'adapten a aplicacions posteriors de soldadura o segellat.
L'estat de la superfície s'ha d'acordar abans de rodar, perquè el decapat elimina la capa d'òxid però canvia lleugerament el gruix i la rugositat finals.
La bobina, la placa-tallada-a la longitud i la làmina tallada són totes formes de lliurament normals, i cada formulari té el seu propi requisit d'embalatge i manipulació.
On s'utilitza-placa de titani laminat en fred
Els equips de processos químics utilitzen titani laminat en fred-per a carcassa d'intercanviador de calor, làmines de tubs, recipients de reacció i canonades on els clorurs destruirien l'acer inoxidable. Les plantes dessalinitzadores l'utilitzen per a tubs i plaques a les seccions de salmorra d'alta-temperatura. Els programes aeroespacials i de defensa utilitzen placa Ti-6Al-4V per a suports estructurals, marcs i accessoris on cada quilogram compta. Els fabricants de dispositius mèdics utilitzen graus no aliats com el grau 2 i el grau 4 per a plaques i carcasses d'implants, i l'enginyeria d'automoció i esports de motor utilitza titani laminat en fred per a components d'escapament, elements de fixació i panells de carrosseria lleugers.
En cada cas, el paquet d'especificacions ha d'enumerar el grau, la norma aplicable, el tremp, els requisits de prova mecànica, l'acabat de la superfície i el mètode d'embalatge, de manera que la placa que arriba a l'obra estigui preparada per a la següent operació en lloc de necessitar una reelaboració.
Preguntes freqüents: Placa de titani-laminada en fred
P: Per què el titani-laminat en fred és més fort que el titani-laminat en calent del mateix grau?
La laminació en fred es duu a terme per sota de la temperatura de recristal·lització, de manera que la peça metàl·lica-s'endureix i conserva una alta densitat de dislocació en lloc de recuperar la seva estructura suau recuita.
P: Es pot lliurar una placa-enrotllada en fred en un estat totalment suau?
Sí. Després de la passada de laminació final, la placa es recuita a una temperatura superior a la recristal·lització sota buit o atmosfera protectora per restaurar la ductilitat i alleujar l'estrès de rodament.
P: Quina norma s'hauria d'incloure a l'ordre de compra?
ASTM B265 / B265M és l'opció habitual per a plaques i làmines de titani forjat, GB/T 3621 cobreix la placa de titani al mercat xinès i ASTM F67 s'aplica al titani no aliat per a implants quirúrgics.
P: Quina és la diferència pràctica entre la placa de grau 2 i la placa de grau 5?
El grau 2 és de titani comercialment pur amb una excel·lent conformabilitat i resistència a la corrosió, mentre que el grau 5 és Ti-6Al-4V amb aproximadament el doble de resistència per al treball estructural i aeroespacial.
P: Com s'ha d'emmagatzemar-la placa de titani laminat en fred?
Mantingueu-lo sec, fora del terra i separat de l'acer al carboni per evitar la contaminació del ferro i les taques galvàniques; la pel·lícula protectora o el paper entrellaçat evita que la superfície es rasca durant el transport.
P: El laminat en fred afecta la resistència a la corrosió?
La superfície recuita té la mateixa resistència a la corrosió que el material laminat en calent-del mateix grau, però un treball pesat en fred sense recuit pot deixar una tensió residual que afavoreix l'esquerdament en alguns entorns de servei.