Recunoscut acum pentru rezistența sa la coroziune și pentru ușurința sa excepțională, titanul este din ce în ce mai utilizat în aplicații industriale. Acesta este disponibil sub formă pură sau sub formă de aliaj. Aplicarea tratamente termice pieselor din titan le îmbunătățește nu numai performanțele mecanice, ci și rezistența ridicată la uzură. În funcție de natura componentelor, anumite procese sunt mai potrivite decât altele.
Titan: un material din ce în ce mai popular
Titanul este de ceva timp în atenția presei datorită proprietăților sale fizice și chimice deosebit de interesante. Pentru început, acest material are o densitate remarcabil de scăzută, ceea ce îl face mult mai ușor decât alte metale. De exemplu, un centimetru cub de titan cântărește aproximativ 4 grame, în timp ce un centimetru cub de oțel cântărește 7,8 grame. Acesta asigură o protecție de lungă durată și o rezistență ridicată pentru materialele dumneavoastră. Titanul are, prin urmare, aproape jumătate din greutatea oțelului, ceea ce reprezintă un avantaj major pentru anumite sectoare industriale, cum ar fi aeronautica, unde căutarea ușurinței este omniprezentă.
Acest material are, de asemenea, o rezistență excelentă la coroziune, ceea ce îl face ideal pentru fabricarea de conexiuni pentru cabluri sau țevi instalate sub mare, de exemplu. Nu numai producătorii din industria aerospațială, ci și cei din industria sportului și a timpului liber, precum și din lumea medicală apelează din ce în ce mai mult la titan. Pe lângă faptul că este ușor, de înaltă performanță și rezistent la coroziune, acesta este și biocompatibil, ceea ce înseamnă că organismul uman îl asimilează perfect și nu îl poate respinge, spre deosebire de alte aliaje. Ca urmare, din ce în ce mai multe implanturi medicale și chiar bijuterii sunt fabricate din acest material.
Tratamente termice pentru titan
Titanul este disponibil în două forme: titan pur și aliaj de titan. Cel mai cunoscut este, fără îndoială, TA6V, care conține 6% aluminiu și 4% vanadiu și este utilizat frecvent în fabricarea echipamentelor sportive și biomedicale, fără a uita industria aerospațială. Numai TA6V reprezintă 50% din producția mondială dealiaje de titan.
Deși aceste materiale au deja proprietăți naturale foarte interesante, ele pot beneficia de tratament termic pentru a-și îmbunătăți în continuare performanțele mecanice sau rezistența la diverse solicitări. În cazul titanului, alegerea tehnologiei de tratament termic depinde în primul rând de compoziția pieselor.
Titanul este adesea denumit șianodizat,oxidat, decapat chimic sau tratat cu soluție. Toate aceste tratamente sunt aplicabile titanului, așa că să le analizăm pe fiecare în detaliu.
Tratamente termice pentru titanul pur
Tratamentele termice aplicate pieselor din titan pur pot avea două scopuri. În primul rând, tehnica de recoacere este utilizată pentru a reduce tensiunile exercitate asupra pieselor, cu scopul de a crește stabilitatea dimensională a acestora și de a minimiza apariția deformărilor. Această metodă îmbunătățește, de asemenea, modelarea pieselor, în special în timpul tăierii și al ștanțării, precum și prelucrabilitatea acestora.
Tehnica de tratament pentru aliaje de titan
În cazul unui aliaj, tratamentul termic asupra titanului poate avea, de asemenea, efecte diferite. Ca și în cazul unui material pur, tehnica de recoacere poate fi utilizată pentru reducerea tensiunilor și îmbunătățirea prelucrabilității pieselor.
Cu toate acestea, alte metode sunt mai potrivite pentru aliajele de titan, în funcție de proprietățile necesare. De exemplu, călirea și revenirea contribuie la creșterea durității și a proprietăților mecanice ale aliajelor metalice.
Acest rezultat se datorează modificării structurii metalice produse în timpul tratamentului: tratamentul termic de soluție la temperatură ridicată, urmat de călire și revenire, duce la formarea unui precipitat care sporește considerabil rezistența mecanică a piesei. Aceasta este cunoscută sub denumirea de întărire prin precipitare. Rezultate deosebit de convingătoare pot fi observate pe anumite componente: piesele netratate cu o rezistență mecanică de 600 MPa pot vedea această valoare crescând la 1 300 MPa după tratament.
Cu toate acestea, utilizarea călirii și revenirii pe aliajele de titan necesită un grad ridicat de expertiză, deoarece, în cazul unui tratament incorect, se poate forma foarte rapid un strat de fragilizare pe suprafața piesei: cazul alfa. Prin urmare, aplicarea acestui tratament pe un aliaj de titan necesită fie o stăpânire perfectă a tehnicii, fie reprelucrarea pentru a elimina această fază de fragilizare care apare pe suprafața extremă a piesei.
Nitrurarea ca tratament de suprafață pentru titan
Este încă posibil să se aplice tratamente de suprafață componentelor din titan. Nitrurarea presupune difuzarea azotului pe suprafața piesei, ceea ce duce la formarea nitrurii de titan, un compus extrem de dur. Odată tratat în acest mod, materialul poate avea o duritate de peste 1.500 Vickers. Această metodă contribuie, de asemenea, la îmbunătățirea rezistenței pieselor la abraziune. Prin urmare, în urma nitrării, o piesă din titan are o duritate mai mare, o rezistență mai mare la abraziune și un coeficient de frecare mai bun.
Cu toate acestea, în acest context, nitrurarea necesită o atmosferă încălzită la peste 800 de grade Celsius și, prin urmare, nu mai este un tratament la temperatură scăzută, cum este cazul oțelului, de exemplu, unde nitrurarea are loc la doar 500 de grade Celsius. În majoritatea cazurilor, Thermi-Lyon preferă PVD în vidsau depunerea DLC în vid, care necesită mai puțină energie și este la fel de eficientă.
Prin urmare, tratamentul termic care trebuie aplicat pieselor din titan depinde în primul rând de faptul dacă acestea sunt fabricate din titan pur sau dintr-un aliaj. Mai multe soluții pot fi adecvate, în funcție de proprietățile cerute: recoacere în primul caz, călire și revenire în celălalt, sau chiar nitrurare pentru a îmbunătăți rezistența la abraziune și a crește duritatea. Prin urmare, pare esențial să abordăm această problemă într-un mod specific mai degrabă decât general, motiv pentru care Thermi-Lyon oferă toate soluțiile posibile de tratament termic pentru titan. Această abordare globală ne permite să rămânem imparțiali și să selectăm cea mai bună tehnologie.
Proprietățile titanului după tratament
După tratament, titanul de înaltă puritate are proprietăți mecanice și termice remarcabile. Rezistența sa la uzură, impact și oboseală este mult îmbunătățită, oferind duritate și ductilitate sporite. Tratamentele promovează biocompatibilitatea titanului, făcându-l ideal pentru aplicații medicale. Acest material rezistent păstrează, de asemenea, o conductivitate termică excelentă, esențială pentru anumite aplicații industriale solicitante. Datorită acestor transformări, titanul tratat funcționează mai bine și durează mai mult în medii complexe.
Pentru a afla mai multe despre tratamentul termic pentru alte metale, consultați articolul nostru pe această temă!
