Trattamento termico del titanio e delle leghe di titanio (2)

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Tipi di leghe e risposta al trattamento termico

La risposta del titanio e delle leghe di titanio al trattamento termico dipende dalla composizione del metallo e dagli effetti degli elementi di lega sulla trasformazione cristallina del titanio. Inoltre non tutti i cicli di trattamento termico sono applicabili a tutte le leghe di titanio, perché le varie leghe sono progettate per scopi diversi.
In base al tipo e alla quantità di elementi di lega che contengono, le leghe di titanio sono classificate come , quasi , - o leghe. Le leghe di titanio alfa e quasi alfa possono essere sottoposte a distensione e ricottura, ma in queste leghe non è possibile sviluppare un'elevata resistenza mediante alcun tipo di trattamento termico (come l'invecchiamento dopo un trattamento beta in soluzione e la tempra).
Le leghe di base alfa, quasi alfa, alfa-beta e beta hanno risposte al trattamento termico in sintonia con la microstruttura (fasi e distribuzione) che può essere prodotta, che è una funzione della composizione chimica.

Alfa, quasi alfa: poiché le leghe alfa subiscono poco in termini di cambiamento di fase, la loro microstruttura non può essere manipolata molto dal trattamento termico. Di conseguenza, nelle leghe alfa non è possibile sviluppare un'elevata resistenza mediante trattamento termico. Tuttavia, alcune leghe quasi alfa, come Ti-8Al-1Mo-1V, possono essere trattate in soluzione e invecchiate per sviluppare resistenze più elevate. Sia le leghe di titanio alfa che quelle quasi alfa possono essere sottoposte a distensione e ricottura.

Alfa-beta: le leghe alfa-beta costituiscono la classe più ampia di leghe di titanio. Le microstrutture possono essere sostanzialmente alterate mediante lavorazione (forgiatura) e/o trattamento termico al di sotto o al di sopra del beta transus. Composizioni, dimensioni e distribuzioni delle fasi in queste leghe bifase possono essere manipolate entro certi limiti. Di conseguenza, le leghe alfa-beta possono essere indurite mediante trattamento termico e il trattamento in soluzione più l'invecchiamento vengono utilizzati per produrre la massima resistenza. A queste leghe possono essere applicati anche altri trattamenti termici, inclusa la distensione.

Leghe beta: nelle leghe beta commerciali (metastabili), è possibile combinare trattamenti di distensione e invecchiamento. Inoltre, la ricottura e il trattamento della soluzione possono essere operazioni identiche.

Per quanto riguarda i loro effetti sulla trasformazione allotropica, gli elementi di lega del titanio sono classificati come stabilizzanti o stabilizzanti. Gli stabilizzanti alfa, come l'ossigeno e l'alluminio, aumentano la temperatura di trasformazione. Anche l'azoto e il carbonio sono stabilizzanti, ma questi elementi solitamente non vengono aggiunti intenzionalmente nella formulazione della lega. Gli stabilizzanti beta, come manganese, cromo, ferro, molibdeno, vanadio e niobio, abbassano la temperatura di trasformazione e, a seconda della quantità aggiunta, possono provocare la ritenzione di alcune fasi a temperatura ambiente.
Leghe Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr e Ti-6Al-2Sn{{7} }Zr-6Mo sono progettati per la resistenza nelle sezioni pesanti.
Leghe Ti- 6Al-2Sn-4Zr-2Mo e Ti-6Al-5Zr-0.5Mo{{8 }}.2Si per la resistenza allo scorrimento viscoso.
Leghe Ti-6Al-2Nb-1 Ta-1Mo e Ti-6Al-4V, per la resistenza alla tensocorrosione in soluzioni saline acquose e per un'elevata tenacità alla frattura.
Leghe Ti-5Al-2.5Sn e Ti-2.5Cu per saldabilità
Leghe Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-6Al-4V e Ti-10V-2Fe{{ 7}}Al per resistenza elevata a temperature da basse a moderate.