Sebelum memahami proses penempaan, perlu dipahami terlebih dahulu sifat unik paduan titanium, yang menentukan kesulitan dan kekhususan penempaannya.
1. Kekuatan spesifik yang tinggi (rasio kekuatan/kepadatan): Kekuatan paduan titanium mendekati baja tertentu, tetapi kepadatannya hanya 60% dari baja, yang merupakan keunggulan terpentingnya.
2. Kinerja-suhu tinggi yang baik: Masih dapat mempertahankan kekuatan tinggi pada 400-550 derajat C, sedangkan kekuatan paduan aluminium akan menurun tajam di atas 200 derajat .
3. Ketahanan korosi yang kuat: Permukaannya cenderung membentuk lapisan oksida yang padat dan stabil, yang memiliki ketahanan korosi yang sangat baik terhadap atmosfer, air laut, dan berbagai media kimia.
4. Aktivitas kimia yang tinggi: Ini adalah tantangan utama dalam penempaan. Pada suhu tinggi (terutama di atas 800 derajat C), titanium bereaksi dengan oksigen, nitrogen, dan hidrogen di udara.
Penyerapan oksigen: Pembentukan kulit oksida yang keras dan rapuh ( Case) pada permukaan dapat mengurangi kekuatan lelah dan ketangguhan bagian-bagian tersebut.
Penyerapan hidrogen: dapat menyebabkan penggetasan hidrogen, yang menyebabkan penurunan plastisitas material.
5. Konduktivitas termal yang buruk: Konduktivitas termal titanium sekitar 1/5 dari baja dan 1/15 dari aluminium. Hal ini menyebabkan perbedaan suhu yang besar antara bagian dalam dan luar billet selama pemanasan tempa, yang dengan mudah menimbulkan tekanan termal; Selama deformasi penempaan, panas tidak mudah hilang, mengakibatkan panas berlebih lokal yang mungkin terkonsentrasi di zona deformasi dan melebihi suhu penempaan yang diijinkan.
6. Ketahanan deformasi yang tinggi dan kisaran plastisitas yang sempit: Paduan titanium memiliki kekuatan tinggi pada suhu kamar dan sulit untuk diubah bentuknya. Penempaannya harus dilakukan dalam kisaran suhu tertentu. Jika suhu terlalu tinggi akan menyebabkan butiran menjadi kasar (kerapuhan) atau terbakar berlebihan. Jika suhu terlalu rendah, ketahanan deformasi akan meningkat tajam dan dapat retak.
Penempaan paduan titanium biasanya mengikuti langkah-langkah utama berikut:
1. Pemotongan bahan
Biasanya gergaji pita atau mesin bubut digunakan untuk memotong untuk memastikan permukaan ujungnya rata, bebas dari gerinda dan retakan, untuk mencegah penyebaran retakan selama pemanasan dan penempaan.
2. Pemanasan
Ini adalah proses persiapan yang paling penting.
Suhu pemanasan: ditentukan secara ketat sesuai dengan tingkat paduan. Biasanya ditempa pada suhu 20-50 derajat C di bawah titik transisi fase (T ) (di zona +) atau di atas T (di zona). Kisaran suhu penempaan untuk paduan yang umum digunakan seperti TC4 (Ti-6Al-4V) adalah sekitar 900-950 derajat C.
3. Peralatan pemanas: Tungku listrik atau tungku berpelindung gas harus digunakan. Prioritaskan merekomendasikan tungku atmosfer terkendali atau tungku vakum untuk meminimalkan polusi gas. Jika tungku resistansi biasa digunakan, atmosfer yang sedikit teroksidasi harus dipertahankan di dalam tungku untuk menghindari atmosfer pereduksi (untuk mencegah hidrogenasi).
4.Waktu pemanasan: ditentukan sesuai dengan ukuran billet, memastikan suhu seragam di dalam dan di luar billet. Karena konduktivitas termal yang buruk, waktu pemanasan biasanya lebih lama dibandingkan baja.
