Durante as operações de corte e usinagem, um dos defeitos mais típicos é o endurecimento.
Como o Ti‑6Al‑4V sofre severa deformação plástica durante o corte, a camada superficial se torna extremamente dura, o que acelera o desgaste da ferramenta e causa rasgos, escoriações e arranhões na superfície usinada. Outro problema comum é a alta temperatura de corte causada pela baixa condutividade térmica. A maior parte do calor gerado durante a usinagem concentra-se na zona de corte em vez de se dissipar na peça ou cavaco. Essa alta temperatura leva à adesão da ferramenta, ao desgaste por difusão e à aresta postiça (BUE), resultando em baixa rugosidade superficial, desvio dimensional e até mesmo microfissuras. Além disso, devido ao baixo módulo de elasticidade da liga de titânio, retorno elástico e vibração ocorrem facilmente durante o torneamento ou fresamento, causando instabilidade dimensional, conicidade e marcas de trepidação na superfície.
Em processos de trabalho a quente, como forjamento e laminação, os defeitos estão intimamente relacionados ao controle da temperatura e à uniformidade da deformação.
A fissuração é um defeito crítico, especialmente na superfície ou nas bordas. A fragilização da caixa alfa em alta temperatura, o aquecimento irregular ou a taxa de deformação excessiva podem causar rachaduras nas bordas, rachaduras superficiais ou rachaduras intergranulares internas. Outro defeito típico é a formação de uma camada alfa, uma camada dura e quebradiça, enriquecida com oxigênio, produzida quando a liga é aquecida ao ar sem atmosfera protetora. Este case alfa reduz a ductilidade, o desempenho à fadiga e a resistência ao impacto. Além disso, o forjamento inadequado pode levar a uma estrutura de grão grosseira, o que reduz a resistência e a tenacidade. A deformação irregular também pode causar distúrbios nas linhas de fluxo, o que reduz significativamente a vida útil em fadiga nos principais componentes estruturais.
Durante o tratamento térmico, parâmetros inadequados podem induzir superaquecimento, envelhecimento excessivo ou concentração de tensão residual.
O superaquecimento leva ao crescimento anormal dos grãos e à microestrutura frágil. O envelhecimento excessivo no processo STA reduz significativamente a resistência e a dureza. O resfriamento insuficiente ou o aquecimento irregular causam tensão residual, que pode resultar em deformação, empenamento ou até mesmo rachaduras retardadas após a usinagem. Para componentes soldados, o tratamento térmico pós-soldagem inadequado causa facilmente tensão residual e distorção na solda, afetando a estabilidade dimensional.
No processamento de soldagem, os defeitos comuns incluem porosidade, fusão incompleta e rachaduras na solda.
O titânio tem alta afinidade química com oxigênio, nitrogênio e hidrogênio em altas temperaturas. Se a atmosfera protetora for insuficiente, ocorre absorção de gás, causando porosidade e aumento da fragilidade. A absorção de hidrogênio é particularmente prejudicial e pode causar craqueamento retardado do hidrogênio. Além disso, o rápido aquecimento e resfriamento durante a soldagem produzem grande tensão residual, resultando em distorção da solda e trincas a quente. A solda e a zona afetada pelo calor frequentemente apresentam endurecimento e perda de ductilidade, o que reduz a integridade estrutural geral.
Durante a fundição, os defeitos típicos incluem cavidade de contração, porosidade de contração, inclusões e segregação.
O titânio possui alto ponto de fusão e alta reatividade química, por isso deve ser derretido sob vácuo ou atmosfera protetora. A temperatura inadequada de vazamento e o enchimento do molde levam facilmente ao encolhimento e à porosidade. As inclusões não metálicas reduzem significativamente a resistência à fadiga. A segregação química pode causar microestrutura e desempenho irregulares.
Em resumo, devido às suas propriedades físicas e químicas inerentes, a liga de titânio Grau 5 é propensa a endurecimento por trabalho, escoriações superficiais, desgaste de ferramentas em alta temperatura, caixa alfa, rachaduras, tensão residual, porosidade e distorção durante o processamento..
Esses defeitos podem ser efetivamente reduzidos ou evitados através do controle rigoroso dos parâmetros de processamento, do uso de ferramentas especiais, da aplicação de atmosferas protetoras, da otimização dos procedimentos de aquecimento e resfriamento e da implementação de tratamentos térmicos pós-processamento razoáveis. Compreender esses defeitos comuns e seus mecanismos de formação é essencial para melhorar a taxa de qualificação do produto, garantir o desempenho mecânico e prolongar a vida útil em aplicações industriais.
