As ligas de titânio beta combinam formabilidade e alta temperabilidade com excelente resposta ao tratamento de solução e ao envelhecimento. Este guia explica a estabilidade beta, os produtos de deformação, o recozimento beta e alfa-beta, o envelhecimento em uma e duas etapas, a precipitação alfa em duas escalas, os efeitos da taxa de aquecimento e os compromissos resultantes entre resistência, ductilidade, fratura e fadiga.
As ligas de titânio beta contêm elementos estabilizadores da fase beta em quantidade suficiente para manter uma fase beta substancial à temperatura ambiente. Elas oferecem baixa tensão de escoamento, alta temperabilidade, formabilidade a frio e uma forte resposta ao tratamento de solução e ao envelhecimento. Sua densidade e custo de liga podem ser maiores do que nas ligas alfa-beta, e as ligas com beta estável podem sacrificar a resistência em favor da ductilidade.
As ligas beta metaestáveis podem se transformar ou precipitar durante a deformação e o tratamento térmico. Dependendo da estabilidade, a tensão ou o resfriamento podem produzir produtos relacionados às fases alfa-prime, alfa-duplo-prime ou ômega. O aumento da estabilidade da fase beta altera o mecanismo ativo de deformação e a resposta tensão-deformação à tração.
O recozimento acima do transus beta produz grãos equiaxiais do estado beta anterior. O tamanho dos grãos depende da temperatura, do tempo e do processamento prévio, e grãos grossos podem prejudicar a ductilidade e a resistência à fadiga, mesmo quando a tenacidade à fratura é aprimorada.
O recozimento abaixo do transus beta pode preservar a fase alfa primária e recristalizar a fase beta, refinando a estrutura e equilibrando a resistência, a ductilidade e o comportamento à fratura.
A fase beta tratada em solução é relativamente macia e maleável. O envelhecimento precipita alfa fina dentro da beta e produz a principal resposta de reforço. O envelhecimento em uma única etapa seleciona uma trajetória de temperatura-tempo; temperaturas mais baixas geralmente aumentam a densidade de nucleação e refinam os precipitados, enquanto temperaturas mais altas aceleram o crescimento e o engrossamento.
O envelhecimento em duas etapas pode gerar alfa em duas escalas. Uma etapa a baixa temperatura estabelece núcleos finos ou produtos precursores, e uma etapa a temperatura mais elevada desenvolve uma distribuição de alfa mais estável. A sequência e a taxa de aquecimento devem ser controladas, pois elas alteram a nucleação, as zonas livres de precipitados e o tamanho final da placa.
O tratamento ideal equilibra o limite de escoamento com a ductilidade à tração, a tenacidade à fratura, a resistência à fadiga e a estabilidade dimensional. Uma decisão de aquisição ou certificação deve, ainda assim, basear-se nas especificações aplicáveis da liga e do produto, e não em uma descrição genérica da microestrutura.
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