Procedimiento para el recocido-ß de una pieza de trabajo fabricada a partir de una aleación de Ti.

Procedimiento para tratar térmicamente una pieza de trabajo fabricada a partir de una aleación de titanio para producir una estructura de grano fino mediante un recocido de la pieza de trabajo por encima de su temperatura (Tβ

) transus-β (recocido-β), calentándose la pieza de trabajo, en un horno a un nivel (TH) de temperatura por encima de su temperatura (Tβ) transus-β y teniendo el nivel (TH) de temperatura su límite inferior en la temperatura determinada para la permanencia subsiguiente de la pieza de trabajo para el proceso de recocido-β, y definiendo la obtención del nivel (TH) de temperatura el comienzo de un tiempo de permanencia predefinido en cuanto a su duración, y manteniéndose la pieza de trabajo durante el tiempo de permanencia en el nivel (TH) de temperatura antes de ser sometida a un proceso de enfriamiento, caracterizado por que el tratamiento térmico se lleva a cabo en un horno, cuya temperatura (TF) de horno ajustada para calentar la pieza de trabajo queda en el nivel de temperatura previsto para llevar a cabo la permanencia por encima del nivel (TH) de temperatura, que define el comienzo del tiempo de permanencia de la pieza de trabajo, quedando la temperatura del horno ajustada para calentar la pieza de trabajo en su temperatura (TH) de permanencia por lo menos 20ºC por encima del nivel (TH) de temperatura previsto para la permanencia.

Procedimiento para el recocido-p de una pieza de trabajo fabricada a partir de una aleación de Ti

La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento térmico de una pieza de trabajo, fabricada a partir de una aleación de titanio, con el fin de producir una estructura de grano fino por recocido de la pieza de trabajo por encima de su temperatura transus-p (recocido-p), calentándose la pieza de trabajo en un horno a un nivel de temperatura por encima de de su temperatura transus-p y donde la obtención del nivel de temperatura determina el comienzo de un tiempo de permanencia, predefinido en cuanto a su duración, y donde la pieza de trabajo se deja en el nivel de temperatura durante el tiempo de permanencia antes de ser sometida a un proceso de enfriamiento.

Piezas de trabajo, compuestas de una aleación de titanio, se someten a diferentes tratamientos térmicos en función de su composición química y de su objetivo de aplicación para proporcionar o bien ajustar determinadas propiedades a la pieza de trabajo. Las piezas de trabajo de aleaciones de titanio se someten, a veces, con dichos fines a un procedimiento de recocido. El objeto principal de la aplicación de tales procedimientos de recocido se resume, según el tipo de aleación y la propiedad deseada a conseguir, en cada caso, en un aumento de la resistencia, el ajuste de una adecuada ductilidad así como en una estabilidad térmica y/o para elevar la resistencia a la fluencia. Uno de esos procedimientos de tratamiento térmico es el llamado recocido-p. En dicho procedimiento de tratamiento térmico, se recuece la pieza de trabajo ligeramente por encima de su temperatura-p de transformación (temperatura transus P) y se somete, seguidamente, a un proceso de enfriamiento definido, pudiendo tratarse, en ese caso, de un enfriamiento en aire o en un gas inerte a temperatura ambiente o también de un enfriamiento brusco. Por encima de la temperatura transus-p, la fase-a hexagonal contenida en la aleación de Ti se transforma en una fase-p centrada en el espacio. El proceso de enfriamiento brusco subsecuente al recocido-p se diseña típicamente para reprimir lo más posible o eliminar definitivamente la formación de fase-a durante el enfriamiento.

En piezas de trabajo de aleaciones de Ti, se puede tratar de componentes estructurales, por ejemplo, para utilizar en construcción aeronáutica. Tales componentes estructurales presentan típicamente un espesor poco significativo. En el recocido-p de una pieza de trabajo semejante, es necesario tener especial cuidado para conseguir las propiedades deseadas. A este efecto, se han desarrollado normas, según cuyas especificaciones tales componentes estructurales de Ti deben someterse a recocido-p. Con la normativa del proceso de recocido-p, debe garantizarse que las piezas de trabajo presenten una estructura granular lo más homogénea posible en una aplicación industrial del proceso de recocido-p. Resulta problemático al realizar el recocido-p el que una permanencia demasiado larga de la pieza de trabajo por encima de su temperatura transus-p da lugar a una granulometría más gruesa indeseada. Según las normas vigentes, como la AMS-H-812B o la DIN 6584, se requiere que la pieza de trabajo se caliente hasta una temperatura, que quede 3°C por encima de la temperatura transus-p de la aleación de Ti. El nivel de temperatura situado por encima de la temperatura transus-p, a la que se ha de calentar la pieza de trabajo, presenta una diferencia de temperatura suficiente con respacto a la temperatura transus-p que, incluso teniendo en cuenta las tolerancias de temperatura debidas al sistema (temperatura transus-p, temperatura del horno), se asegura que la pieza de trabajo se calienta totalmente al alcanzar el nivel temperatura por encima de la temperatura transus-p. En cuanto a la temperatura ajustada en el horno, se prefija habitualmente una zona de tolerancias de ±14°C. Se lleva a cabo un recocido p según estas especificaciones, calentando la pieza de trabajo en un horno. Si la temperatura de la pieza de trabajo sobrepasase el límite de tolerancia inferior del nivel de temperatura (Tp+3°C-14°C) prefijado, define este el instante del comienzo del tiempo de permanencia. El propio tiempo de permanencia se prefija, por ejemplo, en 3 minutos. A consecuencia de ello, se mantiene la pieza de trabajo en el horno durante el tiempo de permanencia a un nivel de temperatura por encima Tp+3°C-14°C y se somete seguidamente a un proceso de enfriamiento.

Un procedimiento semejante se conoce por su principio a partir del documento GB 1.141.49. En ese documento se describe un procedimiento para afinar el grano de la microestructura de una aleación de titanio a o a-p. Se calienta la pieza de trabajo a una temperatura por encima de de la temperatura transus-p para obtener básicamente una transformación completa a la fase-p. A esa temperatura, se mantiene la pieza de trabajo hasta que se asegure suficientemente que ha tenido lugar una conversión completa a la fase-p. Como ejemplo, se da un tiempo de permanencia de una hora. Seguidamente, se enfría bruscamente la pieza de trabajo y, precisamente, a una temperatura suficientemente lejos por debajo de la temperatura transus-p para llevar una parte esencial de la fase-p a una fase-a o a una fase equivalente a a. En una etapa subsiguiente, se deforma plásticamente la pieza formada. El recocido se refiere en este documento a una etapa intermedia en la fabricación de un material en el estado annealed (recocido) con una estructura cristalina de fase-a globular, que se produce tras el recocido-p y tras una deformación adicional. En este documento, no se describe ningún recocido-p, que represente un tratamiento térmico final con el cual se afine el tamaño del grano de el estructura-p, tal como se menciona al principio.

Se ha mostrado que, a pesar de las especificaciones normativas para el recocido-p de piezas de trabajo de una aleación de titanio, no se las puede fabricar con la seguridad de proceso requerida, pueden diferenciarse mutuamente, por consiguiente, en cuanto a su estructura y, por tanto, a sus propiedades a pesar de los mismos parámetros de proceso. No obstante esto resulta indeseado.

Partiendo de este discutido estado actual de la técnica, se le plantea, por ello, a la Invención el problema de configurar un procedimiento mencionado al principio de tal modo que sea posible un recocido-p de piezas de trabajo de una aleación de titanio con una proporción superior en seguridad de proceso.

Ese problema se resuelve según la invención por medio de un procedimiento según la reivindicación 1.

A diferencia de la opinión reinante de ajustar la temperatura del horno sólo ligeramente por encima de la temperatura transus-p para evitar un engrasamiento del grano por una temperatura demasiado elevada, se ajusta el horno en el procedimiento propuesto a una temperatura, que se encuentre por encima del nivel de temperatura, en el que al sobrepasarlo empiece a correr el tiempo de permanencia. Se aprovecha en este procedimiento la propiedad de que, dentro de la ventana de temperatura observada, por encima de la temperatura transus-p la temperatura sólo tiene una influencia secundaria en el crecimiento del grano. Decisivo para el crecimiento del grano y el tamaño del grano de la pieza de trabajo con recocido-p es, más que nada, el tiempo de permanencia. Ajustando la temperatura del horno a una temperatura con una clara diferencia respecto de la temperatura, a la que comienza el margen de tiempo de la permanencia, se consigue que el margen de tiempo entre el instante, en el que la pieza de trabajo sobrepasa su temperatura transus-p, y la obtención del nivel térmico, que define el comienzo del tiempo de permanencia con respecto a un recocido-p habitual, sea considerablemente menor a consecuencia del calentamiento más rápido de la pieza de trabajo por la temperatura del horno más elevada ajustada según la Invención. También se aprovecha en este procedimiento el comportamiento del calentamiento de una pieza de trabajo de Ti, cuyo gradiente de calentamiento desciende con temperatura creciente. El tramo de la curva de calentamiento de la pieza de trabajo, entre su temperatura transus-p y el nivel de temperatura del tiempo de permanencia, se encuentra en un tramo de la curva de calentamiento con un gradiente mayor, comparado con el proceso de recocido-p habitual. Acortando este margen de tiempo, que no cuenta para el tiempo de permanencia, en el que ya tiene lugar una transformación a la fase-p, se reduce claramente la proporción de dicha transformación y el crecimiento del grano, que la acompaña. Esto se hace notar precisamente en piezas de trabajo más gruesas, que presentan, en consecuencia, una velocidad de calentamiento menor sobre todo en el último tramo de su curva de calentamiento y, por ello,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para tratar térmicamente una pieza de trabajo fabricada a partir de una aleación de titanio para producir una estructura de grano fino mediante un recocido de la pieza de trabajo por encima de su temperatura (Tp) transus-p (recocido-p), calentándose la pieza de trabajo, en un horno a un nivel (TH) de temperatura 5 por encima de su temperatura (Tp) transus-p y teniendo el nivel (Th) de temperatura su límite inferior en la temperatura determinada para la permanencia subsiguiente de la pieza de trabajo para el proceso de recocido-p, y definiendo la obtención del nivel (TH) de temperatura el comienzo de un tiempo de permanencia predefinido en cuanto a su duración, y manteniéndose la pieza de trabajo durante el tiempo de permanencia en el nivel (Th) de temperatura antes de ser sometida a un proceso de enfriamiento, caracterizado por que el tratamiento térmico se 1 lleva a cabo en un horno, cuya temperatura (Tf) de horno ajustada para calentar la pieza de trabajo queda en el nivel de temperatura previsto para llevar a cabo la permanencia por encima del nivel (Th) de temperatura, que define el comienzo del tiempo de permanencia de la pieza de trabajo, quedando la temperatura del horno ajustada para calentar la pieza de trabajo en su temperatura (Th) de permanencia por lo menos 2°C por encima del nivel (Th) de temperatura previsto para la permanencia.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que, tras calentar la pieza de trabajo al nivel (Th)

de temperatura, se rebaja la temperatura del horno a una temperatura de horno más baja.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el horno se rebaja al nivel (Th) de temperatura que define el comienzo del tiempo de permanencia.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la temperatura de ajuste del 2 horno queda 5°C por encima de la temperatura (Tp) transus-p.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la temperatura del horno ajustada para calentar la pieza de trabajo a su temperatura (TH) de permanencia no queda más de 1°C por encima del nivel (Th) de temperatura previsto para la permanencia.