Varmebehandling av titan

Varmebehandling benyttes som regel enten for å redusere indre spenninger i materialet eller for å bedre de mekaniske egenskapene. Under er forskjellige varmebehandlings-metoder omtalt.

Avspenningsgløding

Ved kaldforming, maskinering og varmsmiing kan det lett oppstå indre spenninger i materialet. Disse spenningene kan elimineres ved avspenningsgløding. Indre spenninger kan også oppstå ved støping og sveising. Etter sveising av enkelte legeringer er det derfor påkrevd med avspenningsglødning.

Ved avspenningsgløding må en ta hensyn til de forskjellige legeringenes metallurgi slik at temeraturer og tider kan variere en del for de forskjellige legeringene. En bør spesielt ta hensyn til at en ikke kommer for høyt i temperatur slik at det oppstår rekrystallisasjon i kaldbearbeidende alfalegeringer eller utfellinger av presipitater i alfa/beta- og beta-legeringer.

Tabell 1 gir en oversikt over anbefalte temperaturer og tider for avspenningsgløding. Som en ser er det et spenn i både temperatur og tid i tabellen, noe som indikerer at mange kombinasjoner av tid og temperatur kan gi et tilfredstillende resultat. For å oppnå en effektiv avspenningsgløding er det anbefalt å bruke tider i det nedre del av intervallet for de høyeste temperaturene og omvendt.

Avkjøling fra glødetemperatur bør være så homogen som mulig, dvs. at en ikke bør benytte olje eller vannkjøling fordi dette kan introdusere spenninger p.g.a. ujevn avkjøling.

Gløding

Gløding av titan utføres for å bedre duktiliteten og bruddseigheten. Dette medfører også en endring i andre mekaniske egenskaper, for eksempel vil fastheten bli lavere ved en slik varmebehandling. Ved valg av temperatur må en derfor være oppmerksom på at bedring av en egenskap som regel går på bekostning av andre egenskaper.

Alfa-beta legeringer kan oppnå bedre termisk stabilitet ved gløding. Ved høy bruks-temperatur kan den matastabile besta fasen transformeres til en sprø fase, kalt omega. Dette kan unngås ved en spesiell glødeprosess av materialet.

Mange legeringer lar seg rette ved glødetemperatur. Sigemotstanden ved disse temperaturene er så lav at en ved hjelp av hensiktsmessig fiksture kan korrigere deler som er kommet utenfor toleransene.

Tabell 2 viser anbefalte glødetemperaturer for forskjellige legeringer. Også her er det et vidt spenn i temperaturer og tider. Generelt vil de høyeste temperaturene gi mest bedring i duktilitet, men styrken blir tilsvarende dårlig. Ofte vil en derfor ikke velge temperaturer som ligger i ytterkant av intervallet. Som angitt i tabellen varierer anbefalt avkjølingshastighet, alt etter hvilken legering en skal gløde.
 

Oppløsningsbehandling og utherding

Ved denne typen varmebehandling kan et vidt spekter av styrkenivåer oppnås. Bakgrunnen for varmebehandling av denne typen er at betafasen er termodynamisk ustabil. Metallet varmes opp til like under omvandlingstemperaturen til beta. Dette fører til at andelen beta-fase øker. Ved avkjøling til romtemperatur beholdes denne høye andelen beta-fase. Det er viktig at denne avkjølingen skjer raskt nok til at betafasen ikke transformeres tilbake til alfa. Videre er det viktig å ha nøye kontroll men temperaturen slik at temperaturen for oppløsningsbehandling ikke overstiger omvandlingstemperaturen for bets da dette kan føre til at fastegenskapene og duktiliteten reduseres. Den påfølgende utherdingen som skjer rundt 500 C, noe avhengig av legering, fører til at den ustabile betafasen omvandles til fin struktur av små alfa og beta korn. Denne behandlingen kan øke styrken med opp til 50 % sammenlignet med tilsvarende glødd materiale.

Betalegeringer kan som regel utherdes direkte uten oppløsningsbehandling. Tabell 3 angir anbefalte temperaturer og tider for forskjellige legeringer. Som det fremgår av tabellen oppløsningsbehandles og utherdes alfa legeringene ved en høyere temperatur enn de andre. Dette skyldes at alfa-fasen er mer stabil i disse legeringene og at en må høyere opp i temperatur for å oppnå den ønskede mengde betafase.

Tabell 1:    Anbefalte parametre for avspenningsgløding av titan og
Titanlegeringene

Tabell 2:    Anbefalte parametre for gløding av ulike titanlegeringer

Tabell 3:    Anbefalte parametre for oppløsningsbehandling og utherding av titanlegeringer