Dalam pembuatan tiub pemanas titanium, lukisan sejuk mengurangkan-luas keratan rentas dengan peratusan tertentu sebelum penyepuhlindapan akhir. Tahap kerja sejuk menentukan daya penggerak untuk penghabluran semula semasa penyepuhlindapan. Tahap kerja sejuk yang rendah sebanyak 5% menghasilkan bijirin penghabluran semula besar ASTM 4–5 (diameter 80–120 µm). Tahap kerja sejuk yang tinggi sebanyak 20% menghasilkan butiran penghabluran semula halus ASTM 8–10 (diameter 11–22 µm). Di udara pada 300 darjah , bahan berbutir halus{16}}mempamerkan rintangan 3–5 kali ganda lebih tinggi terhadap rekahan kelesuan haba kerana butiran yang lebih kecil memberikan lebih banyak kawasan sempadan butiran untuk menampung ketegangan haba kitaran dan menentang perambatan retak.

Mekanisme Pengaruh Saiz Bijirin terhadap Rintangan Keletihan Terma

Semasa berbasikal haba pada 300 darjah, tiub titanium mengembang dan mengecut. Regangan kitaran ditampung oleh gelongsor sempadan dan gelongsor sempadan bijian. Bahan berbutir halus-mempunyai lebih banyak sempadan butiran setiap unit isipadu, membolehkan terikan diagihkan dengan lebih sekata. Permulaan retak berlaku pada jalur gelincir dan sempadan butiran; butiran yang lebih halus mengurangkan panjang gelinciran dan kepekatan tegasan pada sempadan butiran. Kadar pertumbuhan retak keletihan mengikuti da/dN ∝ d^0.5, dengan d ialah saiz butiran. Mengurangkan separuh diameter bijian mengurangkan kadar pertumbuhan retak sebanyak 30%. Selain itu, bijirin halus memberikan lebih banyak halangan kepada pembiakan retak, memaksa rekahan menukar arah dan menghilangkan tenaga.

Saiz Bijian Penghabluran Semula Kuantitatif sebagai Fungsi Kerja Dingin

Penyepuhlindapan terkawal tiub titanium Gred 2 pada 700 darjah selama 30 minit, mengikut tahap kerja sejuk yang berbeza, telah membentuk saiz butiran terhablur semula berikut. Pada kerja sejuk 5%, saiz butiran terhablur semula ialah ASTM 3–5 (diameter 50–125 µm), dan kekerasan selepas penyepuhlindapan ialah 160–180 HV. Pada kerja sejuk 10%, saiz butiran ialah ASTM 5–7 (32–64 µm), dan kekerasan ialah 170–190 HV. Pada kerja sejuk 15%, saiz butiran ialah ASTM 7–8 (22–45 µm), dan kekerasan ialah 180–200 HV. Pada kerja sejuk 20%, saiz butiran ialah ASTM 8–9 (16–32 µm), dan kekerasan ialah 190–210 HV. Pada 30% kerja sejuk, saiz butiran ialah ASTM 9–10 (11–22 µm), dan kekerasan ialah 200–220 HV. Pada 40% kerja sejuk, saiz butiran ialah ASTM 10–11 (8–16 µm), dan kekerasan ialah 210–230 HV.

Hayat Keletihan Terma pada 300 darjah sebagai Fungsi Saiz Bijian

Ujian kitaran dalam udara pada 300 darjah dengan ayunan suhu 250 darjah (50 darjah hingga 300 darjah) lebih 10,000 kitaran telah mewujudkan kedalaman retak keletihan terma berikut untuk titanium Gred 2. Untuk saiz butiran ASTM 3–5 (5% kerja sejuk), kedalaman retak selepas 10,000 kitaran ialah 150–300 µm, dan hayat keletihan hingga retak 1 mm ialah 30,000–50,000 kitaran. Untuk saiz butiran ASTM 5–7 (10% kerja sejuk), kedalaman retak ialah 80–150 µm, dan hayat hingga 1 mm ialah 60,000–100,000 kitaran. Untuk saiz butiran ASTM 7–8 (15% kerja sejuk), kedalaman retak ialah 40–80 µm, dan hayat hingga 1 mm ialah 120,000–200,000 kitaran. Untuk saiz butiran ASTM 8–9 (20% kerja sejuk), kedalaman retak ialah 20–40 µm, dan hayat hingga 1 mm ialah 250,000–400,000 kitaran. Untuk saiz butiran ASTM 9–10 (30% kerja sejuk), kedalaman retak ialah 10–20 µm, dan hayat hingga 1 mm melebihi 500,000 kitaran.

Kerja Dingin dan Panduan Pemilihan Saiz Bijian untuk Perkhidmatan Udara 300 darjah

Jadual berikut menyediakan pengesyoran untuk tahap kerja sejuk sebelum ini dan saiz butiran yang terhasil untuk tiub pemanas titanium yang bertujuan untuk diservis di udara pada 300 darjah, berdasarkan kitaran haba yang dijangkakan dan jangka hayat keletihan yang diingini.

Kejuruteraan Melangkaui Kawalan Kerja Dingin

Gred titanium mempengaruhi tingkah laku penghabluran semula. Gred 7 mengkristal semula pada suhu lebih tinggi sedikit daripada Gred 2 disebabkan oleh paladium, tetapi saiz butiran akhir untuk tahap kerja sejuk tertentu adalah serupa. Gred 5 (Ti-6Al-4V) tidak mengkristal semula sepenuhnya di bawah keadaan ini. Ketebalan dinding tidak secara langsung mempengaruhi saiz butiran tetapi mempengaruhi masa penyebaran retak; dinding 2.0 mm dengan retakan 20 µm mempunyai baki 98% dindingnya. Suhu dan masa penyepuhlindapan juga mempengaruhi saiz butiran; suhu yang lebih tinggi atau masa yang lebih lama mengasar bijirin. Untuk rintangan kelesuan haba maksimum, kerja sejuk melebihi 20% adalah berfaedah, tetapi kerja sejuk yang berlebihan (melebihi 40%) boleh menyebabkan keretakan semasa lukisan.

Membuat Spesifikasi Termaklum

Untuk tiub pemanas titanium yang beroperasi di udara pada 300 darjah dengan kitaran haba yang ketara, nyatakan tahap kerja sejuk sebelum ini sebanyak 20–30% sebelum penyepuhlindapan akhir. Memerlukan saiz butiran penghabluran semula akhir ASTM 8 atau lebih halus. Untuk aplikasi dengan kurang daripada 60,000 kitaran yang dijangkakan, 10–15% kerja sejuk boleh diterima. Untuk kayuhan yang teruk (permulaan harian-berhenti selama 10 tahun, kira-kira 3,650 kitaran), perbezaan antara ASTM 5 dan ASTM 8 adalah diabaikan dan kerja sejuk standard adalah mencukupi. Untuk aplikasi kritikal dengan kitaran haba pantas (banyak kitaran setiap hari), nyatakan 30% kerja sejuk dan saiz bijian ASTM 9 atau lebih halus. Dengan mengawal tahap kerja sejuk sebelum penyepuhlindapan, jurutera menyesuaikan saiz butiran untuk mencapai rintangan keletihan haba yang diperlukan pada 300 darjah.,