Кои свойства определят експлоатационните характеристики на титаниевата пръчка
Титаниевите пръти се доставят въз основа на силата на малък набор от механични свойства, цитирани във всеки сертификат на мелницата: якост на опън, граница на провлачване, удължение, намаляване на площта и твърдост. Заедно те описват колко натоварване ще носи пръчката, докъде ще се деформира преди счупване и как ще реагира на механична обработка и формоване. Тъй като титанът има хексагонална плътно-опакована структура при стайна температура и се трансформира в тяло-центрирана кубична структура над около 882 C, измерените стойности зависят силно от състава, интерстициалното съдържание и термо-механичната история на пръта.
Якост на опън
Якостта на опън е максималното напрежение, което прътът понася преди счупване при едноосно натоварване на опън, изразено в мегапаскали. Той отразява носещата-способност на материала и е най-често използваното свойство за сравняване на степени. Търговски чистият титан предлага умерена якост на опън с отлична пластичност, докато легираните степени могат да достигнат повече от два пъти това ниво след подходяща топлинна обработка. Якостта на опън се измерва върху обработен образец с определена габаритна дължина и скорост на деформация, така че стойностите, получени в различни лаборатории, са сравними само когато условията на изпитване съвпадат.
Сила на провлачване
Граница на провлачване описва напрежението, при което материалът започва да се деформира трайно. За титан обикновено се отчита напрежението на издръжливост при 0,2% постоянна деформация, тъй като много видове титан показват постепенен, а не рязък преход от еластично към пластично поведение. Границата на провлачване определя колко натоварване може да понесе даден компонент, без да приеме постоянна деформация, което го превръща в-ограничаващото свойство за дизайна в повечето структурни приложения. Съотношението на якостта на провлачване към якостта на опън в загрятия титан е относително високо, една от причините титаниевите компоненти да понасят претоварване по-добре от много стомани с подобна якост на опън.
Удължаване и намаляване на площта
Удължението е постоянното удължаване на габаритната дължина, измерено след счупване, изразено като процент от първоначалната дължина, и то количествено определя колко далеч ще се разтегне пръчката, преди да се счупи. Намаляването на площта описва свиването на напречното-сечение при фрактурата и е по-чувствителен индикатор за пластичност, отколкото самото удължение, тъй като зависи много по-малко от избраната дължина. Високите стойности и на двете показват материал, който ще се деформира, вместо да се счупи и който може да бъде огънат, щампован или търкалян с по-малък риск от напукване. И двете свойства спадат рязко, когато интерстициалните елементи като кислород и азот надхвърлят границите на спецификацията.
Твърдост, модул и поведение на прореза
Твърдостта корелира широко с якостта на опън и е удобна за изпитване за приемане, тъй като е бърза и по същество не-разрушителна. Титанът също се отличава със сравнително нисък модул на еластичност, приблизително половината от този на стоманата, така че титанов прът със същото сечение се отклонява повече при същото натоварване, но се представя по-добре при приложения с пружина и огъване. Тъй като титанът е чувствителен към прорези и има ниска топлопроводимост, резките промени на сечението трябва да се избягват и параметрите на обработка трябва да контролират генерирането на топлина, за да се предотврати повреда на повърхността, която би съкратила живота на умора.
Типични стойности на имота по степен
| Степен (закален прът) | Якост на опън | 0,2% издръжливост | Удължение |
|---|---|---|---|
| Търговски чист TA1 | 240 MPa мин | 140 MPa мин | 30% мин |
| Търговски чист TA2 | 400 MPa мин | 275 MPa мин | 25% мин |
| Търговски чист TA3 | 540 MPa мин | 410 MPa мин | 20% мин |
| Титанова сплав TC4 | 895 MPa мин | 825 MPa мин | 10% мин |
Цифрите по-горе са типични минимални изисквания за закалени пръти в титаниеви пръти и класове тел, обхванати от GB/T 2965, с изпитване на опън, проведено по метода в GB/T 228.1. Те описват гарантирания под, а не типичния резултат, а действителните стойности в сертификата обикновено са по-високи.
По-високото съдържание на кислород повишава якостта и намалява пластичността, така че междинните граници са част от спецификацията.
Студената обработка увеличава здравината и твърдостта, като същевременно намалява удължението.
Отгряването възстановява пластичността и облекчава остатъчното напрежение след формоване или заваряване.
Размерът на зърната и структурата променят свойствата си с посоката, така че напречните и надлъжните тестове могат да се различават.
Какво променя измерените стойности
Условията на теста действат върху числата толкова силно, колкото и оценката. По-ниската температура на околната среда повишава якостта на опън и якостта на провлачване, като същевременно намалява удължението; по-високата скорост на деформация повишава измерената якост; късата средна дължина дава по-голямо видимо удължение. Подготовката на образеца също има значение, тъй като следите от машинната обработка и повърхностните повреди могат да предизвикат ранно счупване и да намалят пластичността. Поради тези причини стойността на сертификата има смисъл само заедно с температурата на изпитване, геометрията на образеца и използвания стандарт и сравненията между доставчиците винаги трябва да се правят на тази база.
ЧЗВ
Въпрос: Кое свойство е най-важно за титановата пръчка?
Зависи от задължението. Якостта на провлачване обикновено ограничава структурния дизайн, докато удължението и намаляването на площта определят дали прътът може да бъде оформен или огънат без напукване.
В: Защо се отчита 0,2% напрежение на доказателство вместо рязка граница на провлачване?
Тъй като титанът обикновено се поддава постепенно, вместо да показва рязък спад на провлачването, така че напрежението, причиняващо 0,2% постоянно напрежение, се използва като практическа проектна стойност.
В: По-високата якост намалява ли пластичността?
да Повишаването на якостта чрез легиране, съдържание на кислород или студена обработка намалява удължението, така че степента и състоянието трябва да се избират заедно, а не само според якостта.
Въпрос: Защо модулът на еластичност има значение?
Тъй като титанът е около половината по-твърд от стоманата, титаниевата пръчка се огъва повече при същото натоварване. Това е недостатък при частите с ограничена твърдост-и предимство при частите с пружина и огъване.
В: Може ли термичната обработка да се използва за коригиране на стойностите на имотите?
Отгряването се използва за възстановяване на пластичността и облекчаване на напрежението след формоване или заваряване, докато обработката с разтвор и стареенето се използват за класове сплави, когато се изисква по-висока якост.
Въпрос: Как трябва да се сравняват тестовите сертификати между доставчиците?
Само заедно с температурата на изпитване, геометрията на образеца и стандарта за изпитване. Сравняването на заглавните стойности на опън без тези подробности може да бъде подвеждащо.
