1. Hagkvæmni nákvæmrar hörkustýringar fyrir títanefni
(1) Eftirlitsaðferðir og nákvæmni
Óhreinindaeftirlit: Hærra súrefnis/járninnihald eykur hörku (td stig 1 Ti hefur ~80–100 HB, en Grade 4 Ti með meiri óhreinindum nær 140–160 HB). Með því að stjórna nákvæmlega magni óhreininda meðan á bræðslu stendur geta framleiðendur stöðugt hörku innan vikmarks ±5 HB fyrir iðnaðarvörur- og ±3 HB fyrir há-hreinleika læknis-/flugrýmisgráður.
Köld vinna: Kaldvalsing eða teikning eykur hörku CP Ti með því að koma á liðfærslum (td glæðað stig 2 Ti er ~100 HB, en 50% kalt-unnið stig 2 hækkar í ~180 HB). Hægt er að fínstilla hörku- með því að stilla hlutfall kalda vinnu, með stjórnunarnákvæmni upp á ±8 HB fyrir magníhluti.
Hreinsun: Fullglæður Ti-6Al-4V hefur hörku 280–320 HB (eða ~28–32 HRC), með vikmörk upp á ±5 HB fyrir venjulegar framleiðslulotur.
Lausnglæðing og öldrun: Með því að breyta hitastigi lausnarinnar (800–950 gráður), biðtíma (1–4 klukkustundir) og öldrunarfæribreytur (450–550 gráður í 2–8 klukkustundir), er hægt að stilla hörku nákvæmlega í 320–380 HB (32–38 HRC) fyrir miðlungs-styrkleika notkun eða 20–380 HRC (HRC) hár-styrkir loftrýmisíhlutir. Háþróaðar framleiðslulínur geta náð ±3 HB hörkuþoli fyrir mikilvæga hluta, sem uppfyllir kröfur um geimferðavottun (td AMS 4928).
(2) Lykilþættir sem hafa áhrif á hörkustjórnun
Efnasamsetning: Fyrir CP Ti er súrefnisinnihald ríkjandi þáttur (hver 0,1% aukning á súrefni eykur hörku um ~10 HB). Fyrir Ti-6Al-4V tryggir nákvæm stjórn á Al/V hlutföllum (6% Al, 4% V) stöðuga herðni meðan á hitameðferð stendur.
Einsleitni í örbyggingu: Fínar, einsleitar + lamellar eða jafnásar örbyggingar gera kleift að bæta hörkusamkvæmni; gróft korn eða ójöfn fasadreifing leiða til hörkusveiflna.
Vinnslubúnaður: Tómarúm hitameðferðarofnar með nákvæmri hitastýringu (±5 gráður) og slökkvikerfi eru mikilvæg fyrir samræmda hörku þvert á íhluti.
2. Umsóknarsviðsmyndir fyrir mismunandi hörkustig títanefna
(1) Lágt-hörkustig (minna en eða jafnt og 150 HB,<15 HRC)
Efnistegundir: Hreint CP Ti Grade 1/2 (80–120 HB) og létt kalt-unnið Grade 3 (120–150 HB).
Helstu eiginleikar: Excellent ductility (elongation >20%), mikil tæringarþol og góð kaldmyndanleiki.
Umsóknarsviðsmyndir:
Efnaiðnaður: -tæringarþolnar leiðslur, varmaskiptarör og geymslutankar (gráða 1/2).
Læknissvið: Skurðaðgerðatæki, tannígræðslur (2. stig, vegna lífsamhæfis og lítillar hörku fyrir samhæfni vefja) og sveigjanlegir leggleggir.
Arkitektúr: Skreytt klæðning og léttar burðarplötur (2. flokkur, fyrir mótun og tæringarþol í umhverfi utandyra).
(2) Meðal-hörkustig (150–300 HB, 15–30 HRC)
Efnistegundir: Kalt-unnið CP Ti Grade 4 (150–180 HB), glóðað Ti-6Al-4V (280–300 HB), og aðrar alfa títan málmblöndur (td Ti-5Al-2.5Sn, 250–280 HB).
Helstu eiginleikar: Jafnvægi styrkur (togstyrkur 400–800 MPa), miðlungs slitþol og viðhaldið tæringarþol.
Umsóknarsviðsmyndir:
Sjóverkfræði: Skipsskrokksíhlutir, úthafsfestingar á palli og sjódælur (Gráða 4 Ti og glæður Ti-6Al-4V, fyrir tæringarþol og meðalstyrk).
Bílaiðnaður: Íhlutir útblásturskerfis og léttar festingar (Ti-6Al-4V, fyrir hitaþol og þyngdarminnkun).
Almenn iðnaður: Lokahlutir, íhlutir þrýstihylkja og nákvæmnisfestingar (fyrir burðarvirki undir hóflegu álagi).
(3) Há-hörkustig (300–420 HB, 30–42 HRC)
Efnistegundir: Lausn-gólnuð og öldruð (STA) Ti-6Al-4V (320–420 HB), Ti-6Al-4V ELI (300–350 HB til læknisfræðilegra nota) og beta títan málmblöndur (td Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al, 350–400 HB).
Helstu eiginleikar: High tensile strength (>900 MPa), frábært þreytuþol og aukið slitþol (samanborið við glæðum einkunnum).
Umsóknarsviðsmyndir:
Aerospace: Íhlutir fyrir lendingarbúnað flugvéla, vélarblöð og burðargrind (STA Ti-6Al-4V, fyrir mikinn styrk og hörku undir miklu álagi).
Læknisígræðslur: Mjaðmar-/hnégervilir og mænusamrunabúnaður (Ti-6Al-4V ELI, 300–350 HB, jafnvægishörku fyrir burðarþol og lífsamhæfi).
Varnar- og íþróttabúnaður: Brynjahúðun,-afkastamikil reiðhjólagrind og golfkylfuhausar (beta títan málmblöndur, fyrir mikla hörku og höggþol).
(4) Ultra-Hard Grade (>420 HB, >42 HRC, takmörkuð notkun)
Efnistegundir: Special heat-treated or surface-hardened titanium alloys (e.g., nitrided Ti-6Al-4V, surface hardness >55 HRC).
Helstu eiginleikar: Óvenjuleg slitþol á yfirborði, en verulega minni sveigjanleiki (lenging<5%) and increased brittleness.
Umsóknarsviðsmyndir:
Nákvæmni: Slitþolnir-íhlutir (td ventlasæti, leguyfirborð) þar sem þörf er á staðbundinni hörku; kjarnaefnið er enn lágt-hörku fyrir seigleika, á meðan yfirborðið er hert með nítrun eða kolvetni.
Verkfæri: Lítil-skurðarverkfæri og skurðartæki fyrir vinnslu sem ekki er-járn (takmörkuð notkun vegna stökkleika).
