As ligas de titânio alfa-beta podem desenvolver estruturas equiaxiais, lamelares, martensíticas ou bimodais por meio de recozimento, resfriamento e envelhecimento controlados. Tomando o Ti-6Al-4V como principal exemplo, este guia explica como a fração de alfa primária, os grãos de beta pré-existentes, a espessura das lamelas alfa e a taxa de resfriamento determinam a resistência, a ductilidade, a fadiga, a tenacidade à fratura e a fluência.
As ligas de titânio alfa-beta contêm ambas as fases à temperatura ambiente e combinam a formabilidade da fase beta com a estabilidade e a resistência da fase alfa. Suas propriedades finais dependem fortemente da temperatura de solução, do histórico de deformação, da taxa de resfriamento e do envelhecimento. A Ti-6Al-4V é o exemplo mais conhecido.
O aquecimento acima do transus beta remove a alfa primária. Durante o resfriamento, a alfa se nucleia nos limites de grãos do beta anterior e cresce para dentro na forma de colônias de placas paralelas. O resfriamento lento produz placas alfa grossas; o resfriamento mais rápido refina as placas e pode formar martensita alfa-prime. Estruturas lamelares mais grossas geralmente melhoram a tenacidade à fratura e a resistência à fluência, enquanto estruturas mais finas aumentam a resistência mecânica e a resistência à fadiga, mas podem reduzir a ductilidade.
A taxa de resfriamento determina se o beta se decompõe por difusão em alfa mais beta retido ou se se transforma em produtos martensíticos. Ela também altera o tamanho das colônias e a espessura das lamas de alfa. O equilíbrio resultante entre resistência e ductilidade deve, portanto, ser selecionado em conjunto com o tamanho da seção transversal e a capacidade de têmpera.
O recozimento no campo alfa-beta mantém uma fração controlada de alfa primário equiaxial. O beta restante se transforma durante o resfriamento, produzindo alfa lamelar secundário dentro de uma matriz de beta. Essa estrutura bimodal combina a resistência à fadiga e a ductilidade do alfa equiaxial com a tenacidade à fratura e o comportamento à fluência do beta transformado.
O recozimento em duas etapas permite, em primeiro lugar, estabelecer a fração de alfa primário e a morfologia e, em seguida, estabilizar o beta transformado. O tratamento em solução e o envelhecimento fortalecem a liga por meio da precipitação controlada; no entanto, temperatura excessiva, tempo de manutenção ou resfriamento lento podem causar o engrossamento da estrutura. O projeto do processo deve, portanto, especificar a temperatura em relação ao transus beta, a trajetória de resfriamento e a resposta ao envelhecimento, em vez de basear-se apenas na classificação do tratamento térmico.
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