En primer lloc, l'homogeneïtat material és la base.
La palangana o forja original de Ti-6Al-4V ha de tenir una composició química uniforme i una microestructura consistent abans del tractament tèrmic. La segregació d'elements d'aliatge, especialment d'alumini i vanadi, durant la fosa o la forja pot provocar variacions locals en la temperatura de transformació i la morfologia de fase, que persistiran fins i tot després del tractament tèrmic. Per als productes estàndard de recuit de molí, la microestructura inicial és generalment uniforme, proporcionant un bon punt de partida per a la solució posterior i el tractament d'envelliment.
En segon lloc, la uniformitat de l'escalfament determina directament la consistència de la propietat.
Durant el tractament de la solució, si el component experimenta gradients de temperatura-per exemple, les seccions gruixudes s'escalfen més lentament que les zones primes o la radiació desigual al forn-diferents regions arribaran a la temperatura de transformació de fase en diferents moments. Això es tradueix en fraccions de volum i fases inconsistents, així com variacions en la mida del gra. Per minimitzar-ho, es recomanen els forns de buit o els forns d'atmosfera controlada amb una bona uniformitat de temperatura (± 5 graus o millor). S'ha de permetre un temps de retenció adequat per garantir que fins i tot el nucli de seccions gruixudes assoleixi la temperatura objectiu i aconsegueixi una homogeneïtat microestructural.
En tercer lloc, la uniformitat de la velocitat de refrigeració és igualment crítica. El grau 5 sovint es tracta amb calor mitjançant tractament i envelliment en solució (STA).
Es requereix un apagat ràpid i uniforme per retenir una matriu sobresaturada. Si el refredament no és uniforme-com ara el contacte parcial amb accessoris, el flux de gas inconsistent o la immersió retardada en líquid-, les diferents àrees es refreden a diferents velocitats, provocant variacions en la duresa, la resistència i la ductilitat. Les seccions primes poden sobretemplar, mentre que els nuclis gruixuts es poden refredar massa lentament, donant lloc a un esforç de tracció residual i propietats no uniformes. Els mètodes de refrigeració uniformes, com ara l'extinció de gas argó d'alta puresa o la extinció per immersió controlada, ajuden a aconseguir resultats més consistents.
En quart lloc, el tractament de l'envelliment ofereix una oportunitat d'homogeneïtzació.
L'etapa d'envelliment consisteix a escalfar-se a una temperatura relativament baixa (480-600 graus) durant diverses hores. Aquest procés és més tolerant i ajuda a reduir les variacions de la microestructura i la duresa causades per l'extinció desigual. Amb un temps d'envelliment suficient, la precipitació de la fase es torna més uniforme en tot el component, millorant significativament la consistència de resistència, duresa i tenacitat. Tanmateix, si la temperatura o el temps d'envelliment són inconsistents, la uniformitat de la propietat encara es veurà compromesa.
En cinquè lloc, la geometria dels components i el gruix de la secció imposen limitacions naturals.
Les peces grans i de forma complexa amb canvis dràstics en la mida de la secció s'enfronten inherentment a reptes més grans per aconseguir una uniformitat perfecta de la propietat. Les seccions gruixudes tenen naturalment velocitats d'escalfament i refredament més lentes, la qual cosa pot donar lloc a una resistència lleugerament menor i una ductilitat més alta al nucli en comparació amb la superfície. Per a aquests components, sovint s'utilitzen cicles de tractament tèrmic modificats, períodes de retenció més llargs i simulació de processos basada en elements finits per predir i optimitzar la distribució de la temperatura i les propietats finals.
En resum,L'aliatge de titani de grau 5 pot aconseguir una excel·lent uniformitat de propietat després del tractament tèrmic quan es recolza amb un equip adequat, un estricte control del procés i un disseny de components adequat. La uniformitat es basa en un material de partida homogeni, un escalfament precís i uniforme, un refredament consistent i un envelliment adequat. En condicions de línia de producció amb procediments estandarditzats, la variació de la resistència a la tracció, la resistència a la fluència i la duresa es pot controlar dins d'un rang reduït, complint els requisits d'aplicacions d'alt rendiment com ara peces estructurals aeroespacials i implants mèdics. Tanmateix, sense un control estricte, l'escalfament no uniforme, el refredament desigual o les diferències de secció poden provocar una variació significativa de les propietats. Per tant, la uniformitat de la propietat després del tractament tèrmic és possible, però s'ha de dissenyar i controlar deliberadament, no garantir-se automàticament.
