Nếu ủ giống như "xông hơi và thư giãn từ từ", thì hình ảnh trực quan về xử lý bằng dung dịch hoàn toàn ngược lại: làm nóngtitanthành phần ở nhiệt độ rất cao, giữ nó ở đó cho đến khi nó được làm nóng hoàn toàn, sau đó "chạy qua nước lạnh" càng nhanh càng tốt - làm nguội bằng nước. Một là làm nóng chậm, hai là làm lạnh nhanh; các quá trình hoàn toàn ngược lại. Nhưng đừng vội đánh đồng điều này với quá trình "làm cứng thông qua quá trình làm nguội" được sử dụng cho thép. Phương pháp xử lý bằng "nước lạnh" này đối với hợp kim titan ẩn giấu một bí mật thách thức lẽ thường: mục đích của quá trình làm nguội không phải là làm cứng vật liệu ngay lập tức.
I. Hãy bắt đầu bằng cách làm sáng tỏ một quan niệm sai lầm: Tại sao titan không cứng lại ngay lập tức như thép khi tôi nguội?
Khi thép được nung nóng đỏ rồi nhúng vào nước, nó phát ra tiếng “xèo xèo” và trở nên cứng đến mức làm xước kính. Tất cả là nhờ các nguyên tử carbon-carbon rất nhỏ nên trong quá trình làm lạnh nhanh, chúng không có thời gian để khuếch tán và bị khóa một cách hiệu quả vào mạng tinh thể, gây biến dạng nghiêm trọng và tạo thành martensite cứng, giòn. Chỉ riêng bước này đã tối đa hóa độ bền của vật liệu. Nhiều người cho rằng hợp kim titan có thể được xử lý theo cách tương tự. Nhưng titan martensite không hoạt động theo cách đó. Các nguyên tố hợp kim trong titan - chẳng hạn như nhôm, vanadi và molypden - có kích thước gần giống với các nguyên tử titan; chúng "dịch chuyển" các nguyên tử khác để vừa với mạng tinh thể, không giống như carbon, là một hạt nhỏ bị ép vào các khoảng trống. Do đó, các biến dạng mạng do martensite hình thành trong quá trình nguội nhanh - lục giác ′ và trực thoi ″ - ít nghiêm trọng hơn nhiều so với biến dạng ở thép. Kết quả là, martensite thu được bằng cách dập tắt hợp kim titan chỉ mang lại tác dụng tăng cường hạn chế và thậm chí vẫn giữ được độ dẻo tốt.
II. Chính xác thì cái gì đang được "đóng rắn" và cái gì đang được "hòa tan" trong dung dịch rắn?
Ở nhiệt độ cao, một phần pha có trong hợp kim titan ở nhiệt độ thấp sẽ dần dần hòa tan vào pha. Nhiệt độ càng cao - và càng gần nhiệt độ biến đổi (T ) - pha càng hòa tan và nồng độ các nguyên tố ổn định (vanadi, molypden, sắt và crom) được làm giàu trong pha càng cao. Xử lý dung dịch rắn bao gồm việc nung nóng hợp kim đến nhiệt độ đủ cao (trên vùng pha + hoặc thậm chí vào vùng một pha), giữ hợp kim ở nhiệt độ đó trong thời gian đủ để cho phép hòa tan hoàn toàn các thành phần hòa tan, nhờ đó đạt được "cấu trúc vi mô đồng nhất" ở nhiệt độ cao; sau đó làm lạnh nhanh chóng để đóng băng quá trình khuếch tán ngay lập tức - pha được làm giàu bằng các nguyên tố hợp kim buộc phải duy trì ở nhiệt độ phòng trước khi nó có thời gian kết tủa trong quá trình làm mát. Trạng thái đóng băng này có thể là martensitic ′/ ″, hoặc có thể là siêu bền đã được giữ lại trực tiếp. Mặc dù bản thân nó không phải là trạng thái mạnh nhất, nhưng nó được "nhồi" những nguyên tố đáng lẽ phải kết tủa nhưng lại không. Về mặt kỹ thuật, đây được gọi là dung dịch rắn siêu bão hòa - trạng thái “căng thẳng”, không ổn định về mặt nhiệt động và sẵn sàng phân hủy bất cứ lúc nào.
III. Thời gian nắm giữ nên là bao lâu? Nó không được xác định bởi bộ đếm thời gian mà bởi độ dày của phôi. Nhiệt độ xử lý dung dịch được đặt gần với điểm chuyển pha, trong khi thời gian giữ hoàn toàn được xác định bởi liệu phôi có thể được làm nóng hoàn toàn hay không. Sự khác biệt rất rõ ràng: kim loại tấm và giấy bạc thường chỉ cần thời gian giữ từ 2 đến 30 phút, trong khi các mảnh rất mỏng có thể được làm nóng hoàn toàn chỉ trong vài giây; các thanh và vật rèn thường cần vài chục phút và các vật rèn lớn đặc biệt thậm chí có thể cần được giữ tới 4 giờ - nếu lõi không được làm nóng đồng đều, mức độ xử lý dung dịch sẽ không nhất quán giữa bên trong và bên ngoài, dẫn đến hai bộ đặc tính riêng biệt sau khi dập tắt. Cuốn sách cũng lưu ý cụ thể: nếu sử dụng cặp nhiệt điện để đo nhiệt độ trực tiếp trên lò nung thì thời gian giữ nhiệt thực sự có thể được rút ngắn.
IV. Hãy nhớ: Trạng thái được xử lý bằng giải pháp không phải là sản phẩm cuối cùng - đây là điểm quan trọng cần nhấn mạnh. Một thành phần titan vừa được tôi luyện ở trạng thái siêu bão hòa, siêu bền; sức mạnh của nó thường chưa được phát triển đầy đủ và cấu trúc vi mô của nó không ổn định. Nó không phải là một sản phẩm hoàn thiện sẵn sàng để giao ngay. Nó giống như một món ăn có nguyên liệu đã được chuẩn bị sẵn và đông lạnh nhanh để nấu - nhưng để thực sự phát huy được hương vị, nó phải dựa vào quá trình lão hóa tiếp theo. Trong thực hành kỹ thuật, nói chung không nên trì hoãn quá trình chuyển từ xử lý dung dịch sang lão hóa; điều này đặc biệt đúng đối với các loại mà pha siêu bền trải qua những thay đổi chậm ở nhiệt độ phòng - những loại này phải được đưa vào lò lão hóa ngay lập tức.
E-mail:garychen3215@hotmail.com
Địa chỉ: Số 35, Đường Baoti, thành phố Baoji, tỉnh Thiểm Tây, Trung Quốc
Liên hệ: Mr. Gary Chen
Điện thoại: +86-917-8883215
Thiết bị di động/WhatsApp: +86 13092900605
