Introdução
As ligas de titânio têm as vantagens de peso leve, alta resistência específica, boa resistência ao calor e excelente resistência à corrosão, e são amplamente utilizadas na defesa nacional, na indústria militar e na economia nacional. A morfologia da microestrutura é um fator decisivo que afeta o desempenho das ligas de titânio, que depende principalmente da composição química, do processo de forjamento e do método de tratamento térmico. Quando a composição química é fixada, a qualidade das ligas de titânio forjadas é determinada principalmente pelo processo de forjamento, ou seja, a microestrutura pobre formada durante o processo de forjamento é difícil de ser melhorada por processos subsequentes de tratamento térmico. Ao mesmo tempo, as ligas de titânio são muito sensíveis aos parâmetros do processo de forjamento. A temperatura de forjamento afeta o-comportamento de transformação de fase no estado sólido das ligas de titânio, e o grau de deformação e a taxa de deformação também afetam a proporção, morfologia, tamanho e distribuição de fase e fase.
TC4 (Ti-6Al-4V) é uma liga de titânio martensítica equiaxial bifásica que foi desenvolvida pela primeira vez pelos Estados Unidos em 1954. Possui excelente desempenho abrangente e desempenho de processamento e é usada principalmente para fabricar componentes de suporte de carga, como ventiladores, discos de compressores e pás de motores aeronáuticos. Tornou-se agora uma liga de titânio amplamente utilizada no mundo. Sua microestrutura pode ser classificada em quatro tipos: estrutura bimodal, estrutura equiaxial, estrutura lamelar e estrutura em cesto. Diferentes tipos de microestrutura correspondem a diferentes propriedades mecânicas. Portanto, estudar a influência de diferentes processos de forjamento na microestrutura e nas propriedades da liga de titânio TC4 tem importante importância para a engenharia.
1. Materiais e Métodos Experimentais
A temperatura de forjamento e o grau de deformação foram selecionados como parâmetros variáveis do processo de forjamento. Com base na temperatura (+)/transformação de fase da liga de titânio TC4 (985 ~ 990 graus), foram determinadas quatro temperaturas de forjamento. Os processos 1 a 4 foram + forjamento, o processo 5 estava próximo de{10}} forjamento e o processo 6 foi forjamento. Três diferentes graus de deformação foram selecionados com base em uma temperatura de forjamento de 950 graus para explorar a quantidade ideal de deformação para forjamento convencional +.
O tamanho-de peça única da barra de liga de titânio TC4 era de 150 mm. Após o aquecimento, a barra foi forjada e achatada na direção radial. O processo de tratamento térmico de recozimento pós-forjamento foi (720±10) graus ×1h+AC, visando eliminar tensões internas, melhorar a plasticidade e a estabilidade da microestrutura.
A microestrutura foi observada e analisada em microscópio óptico. As amostras metalográficas foram cortadas por fio, embutidas, retificadas e polidas para obtenção das amostras. O condicionador foi uma solução de álcool de ácido nítrico a 3%. De acordo com os requisitos de GB/T228.1-2010 e GB/T30758-2014, os corpos de prova foram projetados e processados. As propriedades de tração, módulo de elasticidade e índice de Poisson foram testados utilizando uma máquina de ensaio de tração EBS-3000 e um testador de módulo de elasticidade IET-01, respectivamente. Os resultados do teste foram a média de três medições. A morfologia da fratura por tração foi observada e analisada utilizando um microscópio eletrônico de varredura. A dureza Brinell foi testada de acordo com GB/T231.1-2009. O equipamento de teste foi um durômetro digital HBS-3000. A força de teste foi de 612,5N e o tempo de retenção da pressão foi de 15s. Os resultados do teste foram a média de três pontos de medição na mesma posição de cada amostra.
3 Conclusão
Este artigo analisou a influência de diferentes processos de forjamento na microestrutura, propriedades de tração, morfologia da fratura por tração e microdureza da liga de titânio TC4, e as seguintes conclusões foram tiradas:
(1) Quando a temperatura de forjamento foi de 920 e 950 graus, foram obtidos quatro tipos de estruturas equiaxiais; quando a temperatura de forjamento foi de 985 graus, foi obtida uma estrutura bimodal; quando a temperatura de forjamento era de 1020 graus, foi obtida uma estrutura lamelar. O tamanho e a fração volumétrica dos grãos primários e a morfologia dos secundários variaram significativamente com a temperatura de forjamento e o grau de deformação.
(2) A estrutura equiaxial apresentou resistência ligeiramente menor, mas melhor capacidade de deformação plástica; a estrutura lamelar apresentava maior resistência, mas devido à "fragilidade", sua capacidade de deformação plástica era baixa; a estrutura bimodal equilibrou alta resistência e plasticidade, e seu desempenho abrangente foi melhor que o da estrutura equiaxial, indicando que um teor excessivamente alto de primário equiaxal inibiria as propriedades mecânicas do TC4.
(3) As superfícies de fratura por tração das seis microestruturas quase não apresentaram zona radial, indicando boa plasticidade e tenacidade, o que foi consistente com a alta redução de área e alongamento. A estrutura equiaxial exibiu um mecanismo de fratura dúctil, enquanto as estruturas bimodais e lamelares apresentaram um mecanismo de fratura quase{2}}clivagem.
(4) A dureza aumentou com o aumento da temperatura de forjamento e do grau de deformação. Sob o mesmo grau de deformação, quando a temperatura de forjamento aumentou de 950 graus para 1020 graus, a dureza aumentou 8,5%; sob a mesma temperatura de forjamento, quando o grau de deformação aumentou de 10,7% para 69,6%, a dureza aumentou 4,8%.