שיפור קשיות ועמידות בפני שחיקה של צינור סגסוגת TC11

מדוע צינור סגסוגת טיטניום נשחק

TC11 הוא סגסוגת Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si אלפא-ביתא, המסופקת בסין תחת מערכת הייעוד GB/T 3620.1, עם טרנסוס בטא קרוב ל-1,000 C וקשיות בטמפרטורת החדר של בערך 3633 HV במצב anne-0. הבעיה בשירות הזזה היא לא חוזק בתפזורת אלא התנהגות פני השטח: סרט התחמוצת על טיטניום הוא דק, יש לו עמידות ירודה בפני בלאי דבק, וטיטניום נוטה להתפרץ כנגד עצמו ונגד פלדה. צינורות המשמשים בגלילים הידראוליים, רפידות שחיקה ושרוולי הזזה זקוקים אפוא לשכבת משטח מוקשה, והאפשרויות להלן נבדלות בעיקר בקשיות השכבה, איכות ההדבקה והטמפרטורה שהצינור חייב לשרוד.

ניטרידינג וחמצון תרמי

ניטרידינג הוא המסלול הפשוט ביותר. החזקת הצינור באווירה נושאת חנקן-ב-800-900 C מייצרת שכבת פני TiN ו-Ti2N עם קשיות Vickers פני השטח של 700 HV או יותר, וניתן להוסיף חמצן או אוויר כדי לבנות אזור דיפוזיה עבה יותר. החסרונות הם צמיחת ממדים, שבירות של שכבת תרכובת עבה והעובדה שטמפרטורת הטיפול הורסת את המבנה החמוש של הצינור אלא אם כל הרכיב יעבור לאחר מכן טיפול בחום. חמצון תרמי באוויר ב-600-800 צלזיוס הוא גרסה בעלות נמוכה יותר המצמיחת שכבת TiO2 בעלת קשיות בינונית ומשפרת את העמידות בפני חריכה, וניתן ליישם אותה על צינור מוגמר ללא עיוות רב.

שכבות פני השטח- ו-TiC

קרבוריזציה של טיטניום מייצרת שלב TiC על פני השטח עם קשיות פי כמה מזו של המצע. המגבלה היא הקשר: שכבת TiC שנוצרה על ידי קרבוריזציה פשוטה נצמדת בצורה גרועה למצע ומתפרקת תחת עומס, ולכן היא מיושם בדרך כלל כקומפוזיט ולא כציפוי. כאשר הדרישה היא תוספת או שרוול עמידים בפני שחיקה ולא צינור מונוליטי, שלב ה-TiC משמש כמרכיב הקשיח בחומר מרוכב מחוטא. מסלול זה נשלט על ידי מחזור הסינטר, והפרמטרים צרים: טמפרטורת סינטר סופית בסביבות 1,420 C משמשת לחומרים מרוכבים מבוססי TiC עם שלב מליטה פלדה, כאשר הטמפרטורה נשמרת נמוכה מספיק כדי למנוע משלב ההדבקה ללכת לאיבוד כמתכת נוזלית ומהשלב הקשה להתלכד למקור שבר.

בקרת מחזור סינטינג

במסלול המרוכב קצב החימום חשוב כמו טמפרטורת השיא. במהלך שלב הקישור-בטמפרטורה הנמוכה-לקומפקט חייב להיות זמן כדי להקל על מתח הדחיסה ולשחרר את החומר היוצר; חימום מהיר מדי לוכד את החומרים הנדיפים כאדים וגורם להתפוצצות או-פיצוחים. מעל כ-900 מעלות צלזיוס, בשלב ההפחתה, נדרש מספיק זמן כדי להסיר חומרים נדיפים וחמצן הנישאים על ידי האבקות הגולמיות. בשלב הסינטרינג-בנוזל קצב עליית הטמפרטורה מואט שוב ​​כך שהסגסוגות של הבילט מלאות. לפיכך, הסרת חומר-, הפחתת וסינטר שלב נוזלי- הם שלושה שלבים נפרדים, כל אחד עם רמפה והחזקה משלו, ודילוג על אחד מייצר נקבוביות או ממשק חלש.

שאלות נפוצות

Q:האם ניתן ליישם ניטרידינג על צינור מוגמר?
ת: רק בזהירות. הטיפול 800-900 C גורם לעיוות וצמיחה, ולכן יש להשאיר קצבת טחינה, או שיש לנטרל את הצינור לפני הגודל הסופי.

Q:מדוע שכבה קרבורית מתפוררת?
ת: שלב ה-TiC נקשר בצורה גרועה למצע הטיטניום והוא שביר. שכבה רציפה עבה נסדקת בעומס מגע ומתרוממת.

Q:לאיזו קשיות ניתן לצפות מהניטרידינג?
ת: קשיות Vickers של פני השטח של 700 HV ומעלה ניתנת להשגה בטמפרטורות טיפול של 800-900 C, כאשר העומק נשלט על ידי זמן וטמפרטורה.

Q:האם מתבצעת בדיקת קשיות על החלק המוגמר?
ת: בדיקת מיקרו קשיות ל-ASTM E384 על דגימה חתוכה היא השיטה הרגילה, מכיוון שקריאת קשיות בתפזורת נשלטת על ידי המצע הרך.

Q:מה הסיכון להתחממות יתר במהלך סינטר?
ת: עודף טמפרטורה מניע את שלב ההדבקה לאובדן נוזלים ונותן לשלב הקשה להתלכד ולצמוח, ויוצר את אתרי התחלת השברים המכשילים את הרכיב בשירות.