La selectarealiaje de titan, determinați mai întâi efortul admisibil pe baza limitei de curgere, apoi verificați duritatea la rupere și toleranța la deteriorare folosind rezistența la tracțiune și alungirea; ambii pași sunt esențiali. Rezistența la întindere reprezintă sarcina maximă pe care o poate suporta un material înainte de rupere-reflectând sarcina finală-capacitatea de încărcare-și potențialul de absorbție-de energie înainte de rupere.
Limita de curgere reprezintă pragul dincolo de care deformarea devine permanentă-reflectând capacitatea materialului de a-și menține forma și precizia dimensională și servind drept adevărată linie de bază pentru solicitarea admisibilă în proiectarea structurală.
1. Ce este rezistența la tracțiune (Rm / σb)?
Definiție: Tensiunea maximă pe care o poate suporta un material înainte de fracturare în timpul unei încercări de tracțiune, măsurată în MPa. Reprezintă capacitatea finală a materialului de a rezista la sarcină.
Semnificație tehnică:
Rezistența la tracțiune corespunde punctului de vârf al curbei de tensiune-deformare. Dincolo de acest punct, materialul începe să fie supus gâtului localizat, iar zona efectivă de încărcare-descrește rapid până când apare fractura.
Determină „marja de siguranță finală”-chiar dacă supraîncărcarea localizată face ca materialul să cedeze, atâta timp cât rezistența la tracțiune nu este depășită, materialul își păstrează capacitatea de a absorbi energie prin deformare plastică (un factor crucial pentru proiectarea toleranței-deteriorării în componentele structurale aerospațiale).
În industria aliajelor de titan, gradele de rezistență specificate în oferte și acorduri tehnice-cum ar fi Rm Mai mare sau egal cu 400 MPa pentru gradul 2 (GR2) și Rm mai mare sau egal cu 895 MPa pentru gradul 5 (GR5) (bara recoaptă)-se referă în mod specific la acest parametru.
II. Ce este rezistența la curgere (Rp0.2 / σs sau σ0.2)?
Definiție: Nivelul de efort la care un material începe să sufere o deformare plastică semnificativă (deformare ireversibilă, permanentă). Deoarece majoritatea aliajelor de titan nu prezintă un platou de curgere distinct, practica inginerească folosește în mod obișnuit „rezistența de rezistență a extensiei plastice (Rp0,2)”-definită ca efort care produce o deformare plastică permanentă de 0,2%-ca limită de curgere.
Semnificație tehnică:
Sub limita de curgere, o piesă revine la forma sa inițială după ce sarcina este îndepărtată (interval de deformare elastică); odată ce limita de curgere este depășită, piesa suferă o deformare permanentă și nu revine la starea inițială.
Pentru marea majoritate a componentelor structurale, limita de curgere servește drept adevărată etapă de proiectare. În analiza tensiunii, tensiunea admisibilă este în general calculată prin împărțirea limitei de curgere la un factor de siguranță (de obicei 1,15–1,5 pentru componentele aerospațiale și 1,5 pentru recipientele sub presiune civile).
Exemplu: Limita de curgere a titanului de grad 5 (Ti-6Al-4V) recoapt este de aproximativ 825 MPa, în timp ce rezistența sa la rupere variază între aproximativ 895 și 1030 MPa. Dacă utilizați cifra de 895 MPa în calculele de proiectare, tratați rezistența finală ca efort admisibil - o eroare critică.
Un punct comun de confuzie: aliajele de titan sunt materiale cu „rezistență specifică înaltă”-raportul lor de curgere-rezistență-la-densitate este printre cele mai ridicate dintre toate metalele structurale. Când se calculează greutatea în timpul selecției materialului, limita de curgere este valoarea care ar trebui utilizată în numărător.
Factori care afectează rezistența la tracțiune și rezistența la curgere a aliajelor de titan
Pe baza a 15 ani de experiență, am observat că factorii principali care influențează aceste două valori sunt:
Compoziția aliajului
Al, O, N și C cresc rezistența, dar reduc ductilitatea;
V, Mo, Nb, Cr și Fe stabilizează faza și influențează întărirea prin tratament termic;
H (hidrogen) tinde să provoace fragilizarea hidrogenului; deși nu se reflectă direct în valorile rezistenței la tracțiune, prezintă un risc sever.
Elemente de impuritate
Forța este foarte sensibilă la conținutul de oxigen; nivelurile ridicate de oxigen cresc rezistența, dar scad ductilitatea și duritatea;
Azotul și carbonul oferă, de asemenea, efecte de întărire, dar cantitățile excesive duc la fragilitate.
Microstructură
Microstructură echiaxială: Ductilitate bună și performanță relativ bună la oboseală;
Microstructura lamelară: duritate bună la rupere, dar ductilitate puțin mai mică;
Microstructură bimodală (duplex): Performanță generală bună;
-Fracția de fază, -dimensiunea fazei și textura cristalografică toate influențează curgerea și rezistența la tracțiune.
Tratament termic
Recoacere: rezistență moderată și ductilitate bună;
Tratarea soluției și îmbătrânirea: Precipită faza -fină, crescând semnificativ curgerea și rezistența la tracțiune;
-recoacere: duritate bună, deși rezistența poate scădea;
Recoacere-de eliberare a tensiunilor: afectează stresul rezidual și stabilitatea dimensională.
Tehnologia de procesare
Liniile de curgere de forjare, direcția de rulare și textura induc anizotropie;
Proprietățile variază între direcțiile longitudinale, transversale și de grosime;
Călirea prin lucru la rece crește rezistența, dar reduce ductilitatea.
Temperatură
Creșterea temperaturii duce la scăderea atât a rezistenței la tracțiune, cât și a rezistenței la curgere;
Temperatura de serviciu pe termen lung-pentru aliajele de titan este în general limitată (de exemplu, GR5 este de obicei limitată la sub 350 de grade pentru utilizare pe termen lung);
Rezistența crește la temperaturi scăzute, dar ductilitatea și duritatea pot scădea.
Specimenele și testarea
Utilizarea unui extenzometru are un impact semnificativ asupra măsurătorilor de curgere;
Alinierea probei (coaxialitatea), rugozitatea suprafeței, rata de deformare și locația de prelevare toate afectează rezultatele;
Aliajele de titan nu prezintă un punct de curgere distinct; măsurarea Rp0.2 fără un extenzometru dă rezultate foarte inexacte.
E{0}}e-mail:garychen3215@hotmail.com
Adresă: No.35, Baoti Rd, orașul Baoji, provincia Shaanxi, China
Contact: domnul Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Mobil/WhatsApp: +86 13092900605
