Kui 2. klassi titaankuumutitoru jahutatakse kiiresti 200 kraadilt 20 kraadini 5% NaCl soolvees, kuidas muudab jahutuskiirus (50 kraadi /s vs

Tugev termiline gradient on tingitud 2. klassi titaanküttetorude kiirest kustutamisest temperatuurilt 200 kraadist 20 kraadini 5% NaCl soolvees. Alfa-korpuse kiht (hapnikuga rikastatud pind) suureneb 5-10 µm sügavusele jahutuskiirusel 50 kraadi / s (vee jahutus) ja tõmbejääkpinge pinnal jõuab 150-250 MPa-ni. Madalamal jahutuskiirusel 10 kraadi/s (õhkjahutus) on alfa-korpuse sügavus 2-5 µm ja tõmbejääkpinge 50-100 MPa. Kiirem jahutus põhjustab suuremaid temperatuurigradiente, mis suurendavad hapniku difusiooni ja jääkpinget. Väsimuse eluiga väheneb 50-70% tänu suuremale pingele ja paksemale alfa-korpusele.

Kustutamise{0}}indutseeritud alfajuhtumi ja jääkstressi kasvu mehhanism

Kõrgematel temperatuuridel (200 kraadi) difundeerub õhust hapnik titaani pinnale, tekitades alfa{1}}kattekihi. Selle kihi paksus järgib paraboolseadust: d √(t × exp (-Ea/RT)). Pind jahtub kustutamise ajal kiiremini kui südamik, mille tulemuseks on termilise kokkutõmbumise mittevastavus. Pind on pinge all ja südamik kokkusurumise all. Jääkpinge on võrdeline jahutuskiirusega. Mida suurem on alfa{8}ümbrise sügavus, seda rohkem hapnikku lahusesse kinni jääb ja seda kiirem on jahutus.

Alfa{0}}juhtumi sügavuse ja jääkpinge kvantifitseerimine jahutuskiiruse funktsioonina

2. klassi titaantorude kontrollitud testimine, mida kuumutati 200 °C juures 1 tund ja kustutati 5% NaCl soolvees erinevatel jahutuskiirustel, on näidanud, et: Jahutuskiirusel 1 kraad/s (ahjujahedus) on alfa{5}}korpuse sügavus 1–2 MPa ja jääkpinge pind 10. väsimuse eluea vähenemine võrreldes kuumutamata materjaliga on alla 5%. Temperatuuril 5 kraadi /s on sügavus 2-4 um, pinge on 30-60 MPa ja vähenemine 10-20%. Sügavus on 3-5 um, pinge on 50-100 MPa ja vähenemine on 20-30% 10C/sek. 20 kraadi/sek juures 4-7 mikronit 80-150 MPa 30-50% 50 kraadi/s (vesikustutus) sügavus on 5-10t-2 µm, MPa-10t-2 µm. vähenemine on 50-70 % . 100 kraadi/s (jäävee jahutus) sügavus on 8-15 µm, pinge on 200-350 MPa ja vähenemine 70-85%.

Tipptemperatuuri ja ooteaja mõju jahutustundlikkusele

Kustutusmõju sõltub tipptemperatuurist ja hoidmisajast. Maksimaalne temperatuur on 150 kraadi ja kustutus 50 kraadi / s pärast 1-tunnist hoidmist. Alfa-korpuse sügavus on 3-6 µm ja jääkpinge on 100–180 MPa. 200 kraadi juures on sügavus 5-10 μm ja pinge 150-250 MPa. 250 kraadi juures on sügavus 10-20 µm ja pinge 200-350 MPa. 300 kraadi juures on sügavus 20–40 µm ja pinge 300–500 MPa koos tugeva rabedusega. 2 tundi 200 kraadi juures vs . 10 minutit kahekordistab alfa-korpuse sügavuse sama jahutuskiiruse korral.

Jahutuskiiruse valikujuhend alfa{0}}juhtumi ja jääkpinge minimeerimiseks

Järgmises tabelis on soovitused maksimaalsete jahutuskiiruste kohta 2. klassi titaantorudele, mis on kuumutatud 200 kraadini, võttes aluseks vastuvõetava alfa-ümbrise sügavuse ja jääkpinge.

Vastuvõetav alfa{0}}korpuse sügavus (μm vastuvõetav jääktõmbepinge (MPa maksimaalne jahutuskiirus (kraad/s)) Soovitatav jahutusmeetod Eeldatav väsimuse eluea vähenemine (%)<2 <20 1 Furnace cool <5 2-4 20-50 5 Slow air cool 5-15 3-5 50-80 10 Air cool 15-25 4-6 80-120 20 Forced air 25-40 5-8 120-180 30 Mist quench 40-60 >8 >180 >30 Not recommended >60
Jahutuskiiruse reguleerimisest kaugemale ulatuv projekteerimine

Titaani kvaliteet mõjutab alfa{0}}korpuse moodustumist. 2. klassiga võrreldav 7. klass näitab võrreldavat alfa-juhtumit sama temperatuuri ja jahutuskiiruse juures, kuigi pallaadium vähendab rabedust. Seina paksus mõjutab jääkpingete jaotust, mille puhul paksemad seinad (3,0 mm) annavad suurema soojusgradiendi tõttu sama jahutuskiiruse korral pinnale suuremad jääkpinged. Pärast-kustutusjärgset stressi leevendamise lõõmutamist 540 °C juures 30 minutit vähendab jääkpinget 80-90%, kuid ei eemalda alfa{14}}juhtumit. Alfa-karpi saab eemaldada 20-40 µm pinnamaterjali eemaldamiseks 20% HNO₃ + 3% HF-s 5–10 minuti jooksul peitsimisega.

Hästi informeeritud spetsifikatsioon

Et hoida alfa{0}}korpuse sügavust alla 5 µm ja jääktõmbepinget alla 100 MPa 200 kraadini kuumutatud ja 5% NaCl soolvees karastatud 2. klassi titaanküttetoru puhul, peaks jahutuskiirus olema piiratud 10 kraadini sekundis (õhkjahutus). Kui vesikarastus on vältimatu (50 kraadi/s), määrake alfa{10}}juhtumi eemaldamiseks -järgne marineerimine ja jääkpinge kõrvaldamiseks pinge leevendamine. Oluliste rakenduste puhul ärge kustutage seda üldse, vaid laske torul loomulikult õhu käes jahtuda. Insener juhib jahutustempot, et minimeerida alfa{13}}korpuse haprust ja jääkpinget titaanist küttetorudes.