Durant les operacions de tall i mecanitzat, un dels defectes més típics és l'enduriment.
Com que el Ti-6Al-4V pateix una deformació plàstica severa durant el tall, la capa superficial es torna extremadament dura, la qual cosa accelera el desgast de l'eina i provoca esquinçaments, rascades i rascades a la superfície mecanitzada. Un altre problema comú és l'alta temperatura de tall causada per la baixa conductivitat tèrmica. La major part de la calor generada durant el mecanitzat es concentra a la zona de tall en lloc de dissipar-se a la peça o l'encenall. Aquesta alta temperatura provoca l'adhesió de l'eina, el desgast per difusió i la vora acumulada (BUE), donant lloc a una mala rugositat superficial, desviació dimensional i fins i tot microesquerdes. A més, a causa del baix mòdul elàstic de l'aliatge de titani, el retorn elàstic i la vibració es produeixen fàcilment durant el tornejat o el fresat, provocant inestabilitat dimensional, conicitat i marques de bronca a la superfície.
En processos de treball en calent com la forja i el laminat, els defectes estan estretament relacionats amb el control de la temperatura i la uniformitat de la deformació.
L'esquerdament és un defecte crític, especialment a la superfície o a les vores. La fragilitat del cas alfa a alta temperatura, l'escalfament desigual o la taxa de deformació excessiva poden provocar esquerdes de vora, esquerdes superficials o esquerdes intergranulars internes. Un altre defecte típic és la formació de casos alfa, una capa dura i trencadissa enriquida amb oxigen que es produeix quan l'aliatge s'escalfa a l'aire sense atmosfera protectora. Aquesta funda alfa redueix la ductilitat, el rendiment a la fatiga i la resistència a l'impacte. A més, una forja inadequada pot provocar una estructura de gra gruixut, que redueix la resistència i la duresa. La deformació desigual també pot provocar pertorbacions de les línies de flux, la qual cosa redueix significativament la vida a la fatiga dels components estructurals clau.
Durant el tractament tèrmic, els paràmetres inadequats poden induir un sobreescalfament, un envelliment excessiu o una concentració d'estrès residual.
El sobreescalfament provoca un creixement anormal del gra i una microestructura trencadissa. L'envelliment excessiu en el procés STA redueix significativament la resistència i la duresa. El refredament insuficient o l'escalfament desigual provoca una tensió residual, que pot provocar deformacions, deformacions o fins i tot esquerdes retardades després del mecanitzat. Per als components soldats, el tractament tèrmic inadequat després de la soldadura provoca fàcilment tensió residual i distorsió de la soldadura, afectant l'estabilitat dimensional.
En el processament de soldadura, els defectes comuns inclouen la porositat, la fusió incompleta i l'esquerda de la soldadura.
El titani té una alta afinitat química per l'oxigen, el nitrogen i l'hidrogen a altes temperatures. Si l'atmosfera protectora és insuficient, es produeix l'absorció de gasos, donant lloc a porositat i augment de la fragilitat. L'absorció d'hidrogen és especialment perjudicial i pot provocar un esquerdament retardat de l'hidrogen. A més, l'escalfament i el refredament ràpids durant la soldadura produeixen una gran tensió residual, donant lloc a una distorsió de la soldadura i esquerdes en calent. La soldadura i la zona afectada per la calor sovint mostren enduriment i pèrdua de ductilitat, la qual cosa redueix la integritat estructural general.
Durant la fosa, els defectes típics inclouen cavitat de contracció, porositat de contracció, inclusions i segregació.
El titani té un alt punt de fusió i una alta reactivitat química, per la qual cosa s'ha de fondre sota buit o atmosfera protectora. La temperatura d'abocament inadequada i l'ompliment del motlle condueixen fàcilment a la contracció i la porositat. Les inclusions no metàl·liques redueixen significativament la resistència a la fatiga. La segregació química pot provocar una microestructura i un rendiment desiguals.
En resum, a causa de les seves propietats físiques i químiques inherents, l'aliatge de titani de grau 5 és propens a l'enduriment per treball, el fregament superficial, el desgast d'eines a alta temperatura, el cas alfa, les esquerdes, la tensió residual, la porositat i la distorsió durant el processament..
Aquests defectes es poden reduir o evitar de manera efectiva controlant estrictament els paràmetres de processament, utilitzant eines especials, aplicant atmosferes protectores, optimitzant els procediments de calefacció i refrigeració i implementant tractaments tèrmics de postprocessament raonables. Comprendre aquests defectes comuns i els seus mecanismes de formació és essencial per millorar la taxa de qualificació del producte, garantir el rendiment mecànic i allargar la vida útil en aplicacions industrials.
