जब एक ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटर ट्यूब को 5% NaCl ब्राइन में 200 डिग्री से 20 डिग्री तक तीव्र शमन के अधीन किया जाता है, तो शीतलन दर (50 डिग्री/सेकंड बनाम . 10 डिग्री/सेकेंड) अल्फा{6}केस परत की गहराई और सतह पर अवशिष्ट तन्य तनाव को कैसे बदल देती है?

मजबूत थर्मल ग्रेडिएंट 5% NaCl ब्राइन में 200 डिग्री से 20 डिग्री के तापमान तक ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटर ट्यूबों की त्वरित शमन के कारण होता है। 50 डिग्री/सेकेंड (पानी शमन) की शीतलन दर पर अल्फा{5}}केस परत (ऑक्सीजन से समृद्ध सतह) 5{11}}10 µm की गहराई तक बढ़ जाती है और सतह पर अवशिष्ट तन्य तनाव 150{17}}250 एमपीए तक हो जाता है। 10 डिग्री/सेकेंड (एयर कूल) की निचली शीतलन दर पर, अल्फा-केस की गहराई 2-5 µm है और अवशिष्ट तन्य तनाव 50-100 एमपीए है। तेजी से बुझने से तापमान में बड़े पैमाने पर गिरावट आती है जिससे ऑक्सीजन का प्रसार और अवशिष्ट तनाव बढ़ जाता है। अधिक तनाव और मोटे अल्फा-केस के कारण थकान भरा जीवन 50-70% तक कम हो जाता है।

क्वेंच के विकास का तंत्र -प्रेरित अल्फा केस और अवशिष्ट तनाव

उच्च तापमान (200 डिग्री) पर हवा से ऑक्सीजन टाइटेनियम की सतह में फैल जाती है, जिससे एक अल्फा -केस परत उत्पन्न होती है। इस परत की मोटाई एक परवलयिक नियम का पालन करती है: d √(t × exp (-Ea/RT))। शमन के दौरान सतह कोर की तुलना में तेजी से ठंडी होती है, जिसके परिणामस्वरूप थर्मल संकुचन बेमेल हो जाता है। सतह तनाव में है और कोर संपीड़न में है। अवशिष्ट तनाव शीतलन की दर के समानुपाती होता है। अल्फ़ा केस की गहराई जितनी अधिक होगी, घोल में उतनी ही अधिक ऑक्सीजन फँसेगी और शीतलन उतना ही तेज़ होगा।

शीतलन दर के एक फ़ंक्शन के रूप में अल्फ़ा - केस की गहराई और अवशिष्ट तनाव की मात्रा का निर्धारण

ग्रेड 2 टाइटेनियम ट्यूबों को 1 घंटे के लिए 200 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने और शीतलन की विभिन्न गति पर 5% NaCl ब्राइन में बुझाने के नियंत्रित परीक्षण से पता चला है कि निम्नलिखित: 1 डिग्री / सेकंड (भट्ठी ठंडा) की शीतलन दर के लिए अल्फा {5}केस की गहराई 1-2 माइक्रोमीटर है, अवशिष्ट सतह तन्य तनाव 10-20 एमपीए है और बिना गर्म की गई सामग्री की तुलना में सापेक्ष थकान जीवन में कमी कम है 5% से अधिक. 5 डिग्री/सेकंड पर, गहराई 2-4 um है, तनाव 30-60 MPa है और कमी 10-20% है। गहराई 3-5 um है, तनाव 50-100 MPa है और कमी 10C/सेकंड पर 20-30% है। % . 100 डिग्री/सेकंड (बर्फ के पानी का शमन) पर गहराई 8-15 µm है, तनाव 200-350 एमपीए है और कमी 70-85% है।

बुझाने की संवेदनशीलता पर चरम तापमान और रहने के समय का प्रभाव

शमन प्रभाव चरम तापमान और धारण समय पर निर्भर है। अधिकतम तापमान 150 डिग्री है और 1 घंटे तक रखने के बाद 50 डिग्री/सेकंड शमन होता है। अल्फ़ा-केस की गहराई 3-6 µm है और अवशिष्ट तनाव 100-180 एमपीए है। 200 डिग्री पर गहराई 5-10 μm और तनाव 150-250 MPa है। 250 डिग्री पर, गहराई 10-20 µm और तनाव 200-350 MPa है। 300 डिग्री पर गहराई 20-40 µm है और तनाव 300-500 एमपीए है, गंभीर भंगुरता के साथ . 2 घंटे 200 डिग्री बनाम . 10 मिनट पर समान शीतलन दर के लिए अल्फा-केस की गहराई दोगुनी हो जाती है।

शीतलन दर के लिए चयन मार्गदर्शिका अल्फ़ा को न्यूनतम करें-मामला और अवशिष्ट तनाव

निम्नलिखित तालिका ग्रेड 2 टाइटेनियम ट्यूबों के लिए अधिकतम शीतलन दर के लिए सिफारिशें प्रदान करती है जिन्हें स्वीकार्य अल्फा {{2}केस की गहराई और अवशिष्ट तनाव के आधार पर 200 डिग्री तक गर्म किया गया है।

स्वीकार्य अल्फा - केस गहराई (μm स्वीकार्य अवशिष्ट तन्य तनाव (एमपीए अधिकतम शीतलन दर (डिग्री / सेकंड) अनुशंसित शमन विधि अपेक्षित थकान जीवन में कमी (%)<2 <20 1 Furnace cool <5 2-4 20-50 5 Slow air cool 5-15 3-5 50-80 10 Air cool 15-25 4-6 80-120 20 Forced air 25-40 5-8 120-180 30 Mist quench 40-60 >8 >180 >30 Not recommended >60
शीतलन नियंत्रण की दर से परे इंजीनियरिंग

टाइटेनियम की गुणवत्ता अल्फा {{0} केस निर्माण को प्रभावित करती है। ग्रेड 2 के तुलनीय, ग्रेड 7 समान तापमान और शीतलन दर पर एक तुलनीय अल्फा केस दिखाता है, हालांकि पैलेडियम द्वारा भंगुरता को कम किया जाता है। दीवार की मोटाई अवशिष्ट तनावों के वितरण को प्रभावित करती है, जिसमें मोटी दीवारें (3.0 मिमी) बड़े तापीय प्रवणता के कारण समान शीतलन दर के लिए सतह पर उच्च अवशिष्ट तनाव उत्पन्न करती हैं। 30 मिनट के लिए 540 डिग्री सेल्सियस पर तनाव राहत को कम करने के बाद अवशिष्ट तनाव को 80{12}}90% तक कम कर देता है, लेकिन अल्फा मामले को दूर नहीं करता है। 20-40 µm सतह सामग्री को हटाने के लिए 5-10 मिनट के लिए 20% HNO₃ + 3% HF में अचार बनाकर अल्फा-केस को हटाया जा सकता है।

एक विशिष्टता जो अच्छी तरह से सूचित है

ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटर ट्यूब को 200 डिग्री तक गर्म करने और 5% NaCl ब्राइन में बुझाने के लिए अल्फा -केस की गहराई को 5 माइक्रोमीटर से नीचे और अवशिष्ट तन्य तनाव को 100 एमपीए से नीचे रखने के लिए, शीतलन दर को 10 डिग्री / सेकंड (एयर कूल) तक सीमित किया जाना चाहिए। यदि पानी का शमन अपरिहार्य है (50 डिग्री/सेकेंड), तो अल्फ़ा केस को हटाने के लिए पोस्ट {9} शमन अचार निर्दिष्ट करें और अवशिष्ट तनाव को खत्म करने के लिए तनाव राहत एनीलिंग निर्दिष्ट करें। आवश्यक अनुप्रयोगों के लिए, बिल्कुल भी न बुझाएं बल्कि ट्यूब को हवा में प्राकृतिक रूप से ठंडा होने दें। इंजीनियर टाइटेनियम हीटर ट्यूबों में अल्फा केस भंगुरता और अवशिष्ट तनाव को कम करने के लिए शीतलन की गति को नियंत्रित करता है।