Analiza mikrostruktury, twardości i ciągliwości stopu Ti-6Al-7Nb chłodzonego z zakresu dwufazowego α + β

• Autorzy: Dąbrowski R. , Wieczerzak K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.5.24

Warianty tytułu

EN

Analysis of the microstructure, hardness and ductility of the Ti-6Al-7Nb alloy cooled from the two-phase (α + β) range

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule dokonano oceny mikrostruktury, twardości i ciągliwości dwufazowego stopu tytanu Ti-6A-l7Nb po obróbce cieplnej polegającej na wygrzewaniu stopu w zakresie dwufazowym w 970°C, chłodzeniu na powietrzu lub w piecu oraz starzeniu w temperaturze 450°C. Mikrostruktura stopu po starzeniu w temperaturze 450°C uprzednio chłodzonego na powietrzu składa się z ziaren pierwotnej fazy α oraz płytkowych i iglastych wydzieleń fazy α/α′ występujących w obrębie fazy β przemienionej (βp). Natomiast w mikrostrukturze próbek chłodzonych w piecu i następnie starzonych faza α występuje w formie prawie równoosiowych ziaren. Warunki chłodzenia zastosowanego przed dalszym starzeniem mają istotne znaczenie z punktu widzenia uzyskania różnych właściwości mechanicznych stopu. Zastosowanie chłodzenia w piecu zamiast chłodzenia na powietrzu prowadzi nie tylko do zmniejszenia twardości, ale także do zmniejszenia ciągliwości stopu. Ciągliwość stopu Ti-6Al-7Nb wyznaczono w próbie udarności sposobem Charpy'ego. Wyniki tych badań poparto dokumentacją fraktograficzną przełomów próbek. Niezależnie od zastosowanej obróbki cieplnej przełomy wykazują podobny charakter. Są to przełomy ciągliwe z niewielkim udziałem przełomu transkrystalicznego kruchego, widocznego zwłaszcza po starzeniu w temperaturze 450°C próbek uprzednio chłodzonych z piecem. Uzyskane wyniki badań mogą być przydatne w przyszłości przy projektowaniu składu chemicznego, mikrostruktury i technologii obróbki cieplnej nowych, dwufazowych stopów na osnowie tytanu.

EN

The assessments of the microstructure, hardness and ductility of two-phase Ti-6Al-7Nb titanium alloy after the heat treatment consisting of the alloy soaking at 970°C in the two-phase (α + β) range, cooling in the air or the furnace and ageing at a temperature of 450°C was performed. The alloy microstructure after ageing at 450°C — previously cooled in the air — consists of the primary α phase grains as well as of flake and acicular precipitates of the α/α′ phase occurring within the β transformed phase (βT). Whereas, in the microstructure of samples cooled in the furnace and then aged, the α phase occurs in a form of nearly equiaxial grains. Cooling conditions applied before further ageing are of essential meaning in achieving various mechanical properties of alloys. The application of cooling in the furnace, instead of cooling in the air, leads not only to the hardness lowering but also to decreasing the alloy ductility. The Ti-6Al-7Nb alloy ductility was determined in the Charpy impact test. The obtained results were supported by the fractographic documentation of sample fractures. Regardless of the applied heat treatment the alloy fractures are of a similar character. These are ductile fractures with a small fraction of a transcrystalline brittle fracture, which is especially visible in samples cooled previously in the furnace, after ageing at a temperature of 450°C. The obtained results can be useful in the future at designing chemical compositions, microstructure and heat treatment technologies of new, two-phase titanium alloys.

Słowa kluczowe

PL

stop tytanu; obróbka cieplna; mikrostruktura; twardość; ciągliwość

EN

titanium alloy; heat treatment; microstructure; hardness; ductility

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 5
• Strony: 314--317
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dąbrowski R.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

autor

Wieczerzak K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

Bibliografia

• [1] Rożniata E.: The microstructures and energy dispersive spectroscopy analysis of a hypoeutectoid steels with 1% Cr. Archives of Metallurgy and Materials 58/4 (2013) 1253÷1259.
• [2] Rożniata E., Dziurka R.: The phase transformations in hypoeutectoid steels Mn–Cr–Ni. Archives of Metallurgy and Materials 60/1 (2015) 499÷504.
• [3] Marciniak J.: Biomateriały. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice (2012).
• [4] Ninoomi M.: Materials for biomedical devices. Woodhead Publishing Limited (2010).
• [5] Skrzypek S., Przybyłowicz K.: Inżynieria metali i ich stopów. Wyd. AGH, Kraków (2012).
• [6] Lütjering G., Williams J. C.: Titanium. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg (2003).
• [7] Layens C., Peters M.: Titanium and titanium alloys: fundamentals and applications. Wiley-VCH (2003).
• [8] Boyer R., Welsch G., Coolings E.: Materials properties handbook. Titanium alloys. ASM International (1994).
• [9] Melechow R., Tubielewicz K., Błaszczuk W.: Tytan i jego stopy. Wyd. Politechniki Częstochowskiej (2004).
• [10] Dąbrowski R.: Przemiany fazowe w stopie Ti6Al7Nb przy chłodzeniu ciągłym z zakresu jednofazowego β. Inżynieria Materiałowa 1 (2014) 35÷38.
• [11] Dąbrowski R.: Investigations of α + β → β phase transformation in monotonically heated Ti6Al7Nb alloy. Archives of Metallurgy and Materials 57/4 (2012) 995÷1000.
• [12] Wieczerzak K.: Analiza wykresów CTPc wybranych dwufazowych topów na osnowie tytanu. Praca dyplomowa magisterska. AGH Kraków (2014).
• [13] Dąbrowski R., Rożniata E., Krawczyk J.: Influence of the ageing temperature on the selected mechanical properties of the Ti6Al7Nb alloy. Key Engineering Materials 641 (2015) 120÷123.
• [14] Dąbrowski R.: Effect of heat treatment on the mechanical properties of two-phase titanium alloy Ti6Al7Nb. Archives of Metallurgy and Materials 59/4 (2014) 1713÷1716.
• [15] Sieniawski J.: Przemiany fazowe i ocena możliwości kształtowania struktury w wieloskładnikowych stopach Ti z zawartością Al, Mo, V i Cr. Praca habilitacyjna. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej 17, Rzeszów (1986).
• [16] Sieniawski J., Filip R., Kubiak K.: Influence of ageing time and temperature on mechanical properties of two-phase titanium alloy Ti6Al2Mo2Cr at high temperature. Inżynieria Materiałowa 3 (1998) 536÷539.