Kako izboljšati trdoto in odpornost proti obrabi cevi iz zlitine TC11, material iz titanove zlitine

Naogljičenje titanove zlitine ustvari TiC fazo na površini, ki ima zelo visoko trdoto. Vendar pa je vezava TiC plasti na substrat zelo slaba, kar ovira praktično uporabo. Previsoka temperatura bo pospešila rast zrnca titanovega karbida:

1. Temperatura sintranja. Končna temperatura sintranja titanovega karbida z visoko vsebnostjo manganovega jeklenega spoja cementnega karbida je običajno 1420 stopinj, kar je bolj primerno. Temperatura sintranja ne sme biti previsoka. Celo fazo vezave spremenite v izgubo kovine v tekoči fazi, tako da pride do trde faze v bližini, agregacije in rasti, nastanek vira zloma. To je razlog, zakaj postane faza vezi med zrni prej analizirane trde faze manjša. Seveda temperatura sintranja ne sme biti prenizka, sicer bo zlitina premalo žgana. Še posebej v 3 stopnjah ločitve, redukcije in sintranja v tekoči fazi.

2, hitrost ogrevanja sintranja. Takšna hitrost segrevanja sintranja zlitine ne sme biti visoka. Za strog nadzor hitrosti segrevanja in časa zadrževanja. Ker je v fazi degumiranja pri nizki temperaturi gredica za sprostitev stiskalne napetosti in procesa izhlapevanja oblikovalnega sredstva, če je hitrost segrevanja hitra, je prepozno za izhlapevanje oblikovalnega sredstva in utekočinjenje v paro, tako da gredica poči ali pojav mikrorazpok; 900 stopinj nad redukcijsko stopnjo, da ima gredica dovolj časa, da odstrani surovine, uporabljene v prahu (npr. Mn2Fe vmesna zlitina) v hlapnih snoveh in kisiku; v fazo sintranja v tekoči fazi je potrebno tudi Pri vstopu v fazo sintranja v tekoči fazi je treba tudi upočasniti hitrost dviga temperature, da postane gredica popolnoma legirana.

Titan bo pri visokih temperaturah reagiral s kisikom, dušikom in drugimi plini, kar bo povzročilo utrjevanje, visoko temperaturo (800-900 stopinj) za nitriranje, tako da bo njegova površinska Vickersova trdota do 700 ali več; skozi navarjanje, v plinu argon z ustrezno količino dušika ali kisika, tako da se trdota površine lahko poveča 2-3-krat; skozi ionsko prevleko, tako da je površina generiranja plasti titanovega nitrida, debelina v 5. Debelina je približno 5 mikronov, površinska Vickersova trdota pa kar 16,000-20,{{ 7}}; kromiranje in tako naprej. Pri nitriranju lahko nastanejo različne cone, če vsebnost kisika ni previsoka, nastane zunanja cona, sestavljena iz titanovega nitrida, ki ima zlato barvo in trdoto 14,000-17,000 MPa, vendar je to plast titanovega nitrida zelo težko oblikovati, ker ko je temperatura nitriranja nizka ali ko se segreje na visoko temperaturo (žarjenje), je dušik popolnoma raztopljen v trdni raztopini titana na površini kovine, in plast titanovega nitrida se med postopkom toplotne obdelave ne poveča ali izgine več. Zato je, ko najdemo plast titanovega nitrida, plast trdne raztopine titana že raztopljena v dušiku in ta plast ima tudi visoko trdoto, vendar se trdota jedra zmanjša. Pri uporabi amoniaka za nitriranje pride do dodatnih organizacijskih sprememb zaradi učinka prepustnosti vodika. Titanov nitrid je trd in električno prevoden. Toplota nastajanja titanovega nitrida presega toploto vseh titanovih oksidov. Zato je treba tudi paziti, da postopek nitriranja poteka v pogojih popolne odstranitve kisika. Površinska reakcija med titanom in dušikom skozi čas sledi paraboličnemu vzorcu. Zato se hitrost nitriranja zmanjšuje s podaljševanjem časa nitriranja. Ker je stopnja difuzije dušika v plasti nitriranega titana manjša od tiste v tekoči coni spodnje trdne raztopine titana, je nemogoče oblikovati debelo nitrirano plast, zato morata biti dušik ali amoniak visoke čistosti. Ker kisik ne le preprečuje nastanek nitridne plasti, ampak tudi povzroči, da površinska plast pri višji temperaturi odstrani oksidno kožo, mora biti vsebnost vlage (vlažnosti) manjša do te stopnje, tudi če doseže tališče.

Infiltracija bora na titanovih površinah proizvaja fazo TiB2, ki je prav tako zelo trda. Glede na literaturo so dekapirani titanovi deli, vdelani v amorfni borov prah in prašek A1203, polovica mešanice prahu (ki je dodal 0.75% - 1.0% NH4F * HF) pri 1010 stopinjah ohranjanja toplote 1 uro lahko ustvarite plast TiB2. Pod zgornjimi pogoji se debelina prevleke razlikuje glede na različne zlitine, debelina prevleke iz industrijskega čistega titana 25p, titanova zlitina TC4, oblikovana na debelini 20um, trdota v območju HV2800-3450. Zahteve glede temperature prodiranja bora so visoke, zaradi česar je njegova uporaba predmet nekaterih omejitev. Če najprej v galvaniziranem železu iz titanove plošče, ki mu sledi boronizacija, lahko znižate temperaturo boronizacije na 870 stopinj Celzija, debelina prevleke do 40 um, trdota je lahko do HV2300. zaradi titana reagira tudi z dušikom, zato ga moramo kot nosilec uporabiti argon. Če kot vir kisika uporabite plinsko zmes kisik/dušik (zrak), bo ta pri temperaturi difuzije kisika (približno 850 stopinj C) tvorila dovolj nitrida, kar bo zmanjšalo difuzijo kisika. Da bi optimizirali globino in porazdelitev sloja za difuzijo kisika, mora biti koncentracija kisika dovolj visoka, da povzroči veliko stopnjo difuzije. Vendar pa ne more biti dovolj visoka, da bi tvorila neprekinjen površinski oksidni film, za katerega so poročali, da blokira difuzijo.

Namen površinskega utrjevanja je izboljšati odpornost proti obrabi in odpraviti nevarnost medsebojnega oprijema delov, ki delujejo v pogojih trenja. Možno je, da povečanje trdote spremlja povečanje odpornosti proti koroziji in odpornosti proti utrujenosti. Prva skrb pri tem je izboljšanje trdote površine, sam proces in njegov vpliv na izboljšanje trdote površine. Površinsko utrjevanje je treba izvesti in dobro nadzorovati v peči z zaščitno atmosfero pod tlakom, ki omogoča enostavno spreminjanje sestave plina na koncu obdelave, da se proizvede homogena neporozna rutilna plast. Rezultat je podoben procesu TO. Na ta način gre za enostopenjski proces, da ne omenjamo tristopenjskega procesa, kot je v primeru kombiniranega postopka BDO/TO, kar ima za posledico znatne prihranke energije. Postopek uporablja le popolnoma inertna plina - argon in kisik - in je zato okolju prijazen, netoksičen in ne prispeva k učinku tople grede. Čeprav je postopek dober, je obdelava z vakuumom draga in v dvostopenjskem procesu oksidacije/difuzije obstajajo očitne težave pri nadzoru. Tudi če je čas difuzije v vakuumu fiksen, lahko majhne spremembe v količini oksidov, ki nastanejo v koraku, povzročijo znatne razlike v poznejši porazdelitvi trdote.