チタン合金の熱間加工と冷間加工

熱間加工と冷間加工の2つのコア成形方法チタン合金、異なる温度メカニズムと変形原理に基づいて、明らかに異なるプロセス特性、性能上の利点、およびアプリケーションシナリオを示します。

 

 

熱間加工と冷間加工の主な違いは、再結晶温度に対する加工温度です。それは材料の微細構造と特性を直接決定します。

 

熱間加工：再結晶温度以上で行うことで、動的再結晶により加工硬化が解消され、成形が容易になります。

 

冷間加工: 室温または再結晶温度未満で実施すると、転位滑りによって変形し、明らかな加工硬化が起こり、顕著な動的再結晶は起こりません。

 

 

(I) 熱間加工

大型ビレットの成形を実現するには、鋳造時の欠陥を排除し、微細構造を最適化し、変形抵抗を低減し、生産効率を向上させます。-

 

代表的な工程と特徴

主な工程：熱間鍛造、熱間圧延、熱間押出。

 

コアコントロールポイント

環境 : チタン合金は高温で酸化し、水素脆化する傾向があります。不活性環境または真空環境での処理が必要です。

温度変化：結晶粒の粗大化、塑性不足、過度の内部応力を避けるために、加熱温度、保持時間、冷却速度を厳密に制御します。

 

技術的な問題

「温度・環境・変形」を協調制御し、酸化・水素脆化・蓄熱・部品欠陥など​​の問題を解決します。

 

(II) 冷間加工

寸法精度を正確に制御し、加工硬化を通じて強度を向上させ、表面品質を最適化し、小型の精密部品に適応します。{0}

 

代表的な工程と特徴

冷間圧延：板厚を公差±0.05mmまで微細化し、寸法精度を向上させます。

冷間引抜: 金型を通して引き抜き加工することにより、高精度のチタン合金のワイヤと棒を製造します。-

冷間ロータリースウェージング: 滑らかな表面と高精度が特徴で、少量の-特殊形状のバー-に適しており、結晶粒を微細化して強度を向上させることができます。

 

コアコントロールポイント

変形量: 材料の破壊を防ぐため、シングルパスの変形量は 15% 未満です。-

中間焼鈍: 応力を除去して可塑性を回復するには、マルチパス処理の間に 650-700 度で 1 ～ 2 時間のアニーリングが必要です。

表面保護: 工具の表面仕上げを厳密に管理します。 -高精度の製品は、傷を避けるために後から研磨する必要があります。

 

技術的な問題

加工硬化によるプラスチックの劣化を克服し、ひび割れを防ぎます。特に高強度チタン合金の場合、寸法応力と残留応力を正確に制御して、強度と可塑性のバランスをとります。-

 

 

(I) 微細構造の違い

熱間加工：高温で動的再結晶が起こり、均一な等軸結晶粒が形成され、加工硬化がなくなり等方性が向上します。

冷間加工：動的再結晶化は起こらず、転位密度が蓄積する。粒子は長く、微細化されており、ナノスケールの粒子と優先配向組織を形成できるものもあるため、強度が向上します。

 

(II) 巨視的性質の違い

機械的性質: 熱間加工により、複雑な応力シナリオに適した、強度、可塑性、靭性のバランスのとれた組み合わせによる優れた総合特性が得られます。冷間加工は、可塑性を低下させながら強度、硬度、耐摩耗性を向上させます。これは、高強度、高精度、単一応力のシナリオに適しています。-

 

表面品質：熱間加工後の表面には酸化層があり、粗さが大きいため、後処理が必要です。冷間加工後の表面には酸化層がなく、粗さが低く、滑らかな仕上がりとなり、複雑な後処理は必要ありません。

 

寸法精度: 熱間加工は熱膨張と熱収縮の影響を受けるため、精度が低く、公差が大きくなります。冷間加工は、温度が安定し、精度が高く、公差が小さいという特徴があり、精密部品の製造に適しています。

 

 

1. 熱間加工の応用

航空宇宙: 翼構造、航空エンジンのタービン ディスク、ブレードなど。{0}熱間鍛造/等温鍛造によって複雑な成形が行われ、均一な微細構造と高い強度と靭性が確保されます。

 

海洋工学：プロペラ、海洋環境に適応するために靭性と耐食性を向上させる海洋プラットフォーム用のチタン合金部品。

 

ベースビレットの準備: チタン合金インゴットは、熱間鍛造と熱間圧延によって板、棒、管に加工され、その後の加工用のビレットとなります。

 

2. 冷間加工の応用

医療産業: 人工関節、整形外科用インプラントなど。冷間圧延/冷間ロータリースウェージングにより、生体適合性の要件を満たす精度、表面仕上げ、強度が保証されます。

 

精密機器: 精密ギア、センサーハウジングなどにより、高精度な成形とマッチングの安定性を実現します。-

 

ハイエンド機器-: 新エネルギーおよびインテリジェント機器向けの精密部品で、強度と耐摩耗性を向上させ、耐用年数を延長します。

 

3. ホット-コールド相乗処理

生産において、チタン合金は通常、成形のための熱間加工と特性改善のための冷間加工によって加工されます。Gr5 チタン合金板を例にとります。

 

• 高温で熱間圧延して鋳造欠陥として微細化する-

 

• 冷間圧延による薄肉化、中間焼鈍による加工硬化の除去

 

• 応力除去のための最終真空アニーリング

 

これにより、航空宇宙および医療用途の厳しい要件を満たす高精度、高性能のプレートが製造されます。{0}

 

瑞航グループは主にチタンおよびチタン合金製品を生産しています.詳細については、 メールでご連絡ください: Sam.Rui@bjrh-titanium.com