DIN 65083-2014 Aerospace - Heat treatment of castings of titanium and titanium alloys《航空和航天 钛及钛合金铸件的热处理》.pdf

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1、Juli 2014DEUTSCHE NORM Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL) im DINPreisgruppe 6DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 49.025.30!%2;“2152457www.din.deDDIN 65083

2、Luft- und Raumfahrt Wrmebehandlung von Gussstcken aus Titan und TitanlegierungenAerospace Heat treatment of castings of titanium and titanium alloysAronautique et espace Traitement thermique de pices coules en titane et alliages de titaneAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin

3、Ersatz frDIN 65083:1986-01www.beuth.deGesamtumfang 8 SeitenDIN 65083:2014-07 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe 4 4 Anforderungen 5 4.1 Allgemeines . 5 4.2 Technische Anforderungen . 5 4.2.1 Wrmebehandlungsanlagen 5 4.3 Wrmebehandlung 5 4.3.1 All

4、gemeine Anforderungen 5 4.3.2 Schutzgasatmosphre . 7 4.3.3 Heiisostatisches Pressen 7 4.3.4 Abkhlung . 7 4.3.5 Warmrichten 7 4.3.6 Oberflchenbehandlung 7 5 Prfungen 7 5.1 Sichtprfung 7 5.2 Prfung auf Randzonenaufhrtung 7 Literaturhinweise . 8 DIN 65083:2014-07 3 Vorwort Dieses Dokument (DIN 65083:20

5、14-07) wurde vom Arbeitsausschuss NA 131-01-02 AA Titan“ im Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL) des DIN, Deutsches Institut fr Normung e. V., erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht

6、 dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 65083:1986-01 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Aktualisierung der normativen Verweisungen; b) Anpassung der Begriffe an die aktuellen Gestaltungsregeln; c) allgemeine Anforderungen a

7、n die Wrmebehandlung (4.3.1) berarbeitet; d) redaktionelle berarbeitung. Frhere Ausgaben DIN 65083: 1986-01 DIN 65083:2014-07 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm ist fr die Wrmebehandlung von Gussstcken aus Titan und Titanlegierungen anzuwenden und schliet das heiisostatische Pressen ein. 2 Normative V

8、erweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen

9、Dokuments (einschlielich aller nderungen). WL 3.7264-1, Luft- und Raumfahrt Titan-Gusslegierung mit etwa 6 Al-4 V Feinguss ASTM B 367, Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Castings1)3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Glhen Abbauen von Gi

10、espannungen, das zum Wrmebehandlungszustand 1 fhrt ANMERKUNG Das Glhen kann ein Spannungsarmglhen ersetzen. 3.2 Spannungsarmglhen Abbauen von Eigenspannungen, die durch Richten oder durch Schweien in das Gussstck eingebracht wurden 3.3 heiisostatisches Pressen HIP (en: hot isostatic pressing) Aushei

11、len von inneren Gefgefehlern wie Mikrolunkern und Poren bei Gussstcken durch Glhen bei hheren Temperaturen und Drcken 3.4 Warmrichten Beseitigen des Verzuges, der durch Bearbeitung oder Schweien verursacht wurde 1) Zu beziehen bei: Beuth Verlag GmbH, Burggrafenstrae 6, 10787 Berlin. DIN 65083:2014-0

12、7 5 4 Anforderungen 4.1 Allgemeines Bei der Wrmebehandlung von Gussstcken aus Titan und Titanlegierungen ist Folgendes zu beachten: Lngere Aufheizzeiten infolge geringerer Wrmeleitfhigkeit gegenber Stahl bzw. Aluminium; Vermeiden von Verunreinigungen durch Halogene, insbesondere Chlor in der Ofenatm

13、osphre. Schon geringe Mengen knnen zu Spannungsrisskorrosion fhren; Sauerstoff und Stickstoff in der Ofenatmosphre fhren zu Oberflchenversprdungen. Titan reagiert bei erhhter Temperatur schnell mit Sauerstoff und Stickstoff; dabei bilden sich sowohl Zunderschichten als auch Diffusionszonen; Wasserst

14、off diffundiert leicht in Titan und fhrt schon in geringen Mengen zur Versprdung, die sich im Gegensatz zu Sauerstoff nicht nur auf die Oberflche, sondern auch in der Tiefe des gesamten Guss-stckes erstreckt. Wasserstoff kann im Gegensatz zu anderen Verunreinigungen wie z. B. Sauerstoff durch Glhen

15、im Vakuum weitgehend entfernt werden. 4.2 Technische Anforderungen 4.2.1 Wrmebehandlungsanlagen 4.2.1.1 Wrmebertragungsmittel Die Wrmebertragungsmittel mssen neutral sein. Es darf keine unzulssige Reaktion mit dem Werkstoff stattfinden. 4.2.1.2 Schutzgas- und Vakuumfen Zur Verringerung von unerwnsch

16、ten Oberflchenreaktionen muss die Wrmebehandlung in Schutzgas- oder Vakuumfen durchgefhrt werden. Als Schutzgas kommen nur nachgereinigte Edelgase in Frage (z. B. Argon). 4.2.1.3 Anlagen zum heiisostatischen Pressen Zur Verringerung von unerwnschten Oberflchenreaktionen muss das heiisostatische Pres

17、sen unter Schutzgas (nachgereinigtes Argon, Reinheit mindestens 99,99 %) durchgefhrt werden. Eine Molybdn- oder Wolfram-Widerstandsheizung ist zu verwenden. 4.2.1.4 Vorrichtungen Die Chargiergestelle und Wrmebehandlungsvorrichtungen sollte aus nichtrostendem Stahl oder Titanlegierungen bestehen. 4.3

18、 Wrmebehandlung 4.3.1 Allgemeine Anforderungen Die fen drfen nur mit trockenen Gussstcken, die zuvor von metallischen Rckstnden, Schmutz oder Fett gereinigt wurden, beschickt werden. DIN 65083:2014-07 6 Die Gussstcke sind so zu chargieren, dass eine mglichst gleichmige Erwrmung aller Gussstcke siche

19、rgestellt ist. Die Bedingungen fr das Glhen von Gussstcken aus Titan und Titanlegierungen ergeben sich aus Tabelle 1, fr das Spannungsarmglhen aus Tabelle 2. Gussstcke aus Reintitan werden geglht, wenn dies zwischen Hersteller und Besteller vereinbart ist. Gussstcke aus Titan und Titanlegierungen ms

20、sen nach dem Richten und Schweien spannungsarmgeglht oder geglht werden. Grundstzlich ist das Spannungsarmglhen nur einmal whrend des gesamten Verarbeitungsprozesses ntig, also nicht nach jedem einzelnen Fertigungsvorgang der Schweien oder Richten enthlt. Mehrfaches Spannungsarmglhen ist zulssig. Na

21、ch dem letzten Spannungsarmglhen jedoch sind keine weiteren Schweiungen oder weiteres Richten zulssig. Tabelle 1 Bedingungen fr das Glhen von Gussstcken aus Titan und Titanlegierungen Werkstoff Kurzzeichen Zulssiger Temperatur-bereich Empfohlene Temperatur Haltezeit bei empfohlener TemperaturaAbkhlu

22、ngbC C Reintitanc650 bis 800 750 2 min/mm Wanddicke min. 30 min max. 240 min Ofenabkhlung auf 400 C, dann Luftabkhlung 3.7264.1dTiAl6V4 700 bis 840 aDie angegebenen Zeiten gelten fr Wanddicken bis 10 mm. Bei greren Dicken kann wegen der notwendigen Durchwrmung eine lngere Haltezeit als die angegeben

23、e maximale Haltezeit erforderlich werden. In der Regel sind fr je weitere 10 mm Wanddicke die angegebenen Haltezeiten um 5 bis 20 min zu erhhen. bDie Abkhlungsgeschwindigkeit von der Glhtemperatur bis auf 400 C muss langsamer als 150 C/h sein. cNach ASTM B 367 oder Vereinbarung. dNach WL 3.7264-1. T

24、abelle 2 Bedingungen fr das Spannungsarmglhen von Gussstcken aus Titan und Titanlegierungen Werkstoff Kurzzeichen Zulssiger Temperatur-bereich Empfohlene Temperatur Haltezeit bei empfohlener TemperaturaAbkhlungbC C ReintitanaTiAl6V4550 bis 700 675 60 Ofenabkhlung auf 400 C, dann Luftabkhlung 3.7264.

25、1baNach ASTM B 367 oder Vereinbarung. bNach WL 3.7264-1. DIN 65083:2014-07 7 4.3.2 Schutzgasatmosphre Die Wrmebehandlung muss unter einer gereinigten Edelgasatmosphre (Reinheit mindestens 99,99 %) erfolgen. Beim Wrmebehandeln unter Schutzgas ist eine strmende Gasatmosphre einer ruhenden vorzuziehen.

26、 Das einstrmende Gas darf nicht direkt auf das Wrmebehandlungsgut gerichtet sein. 4.3.3 Heiisostatisches Pressen Das heiisostatische Pressen ist zwischen Hersteller und Besteller zu vereinbaren. Das heiisostatische Pressen muss in gereinigter Schutzgasatmosphre bei einem Druck von mindestens 1 000 b

27、ar, bei einer Glhtemperatur von 900 C bis 920 C und bei einer Haltezeit auf Glhtemperatur von mindestens 2 h durchgefhrt werden. Fr den Wrmebehandlungszyklus sind Zeit, Temperatur und Druck mitzuschreiben. Sind die Gussstcke heiisostatisch nachverdichtet worden, kann auf eine Wrmebehandlung verzicht

28、et werden, wenn die Abkhlbedingungen nach 3.3.4 eingehalten werden. 4.3.4 Abkhlung Das Abkhlen nach der Wrmebehandlung kann innerhalb oder auerhalb des Ofens oder einer Vorrichtung erfolgen. Das Abkhlen muss bei Temperaturen oberhalb 400 C im Vakuum oder unter einer Schutzgas-atmosphre erfolgen. Bei

29、 Ofenabkhlung muss die Abkhlgeschwindigkeit langsamer als 150 C/h sein. 4.3.5 Warmrichten Das Warmrichten der Gussstcke an Luft wird bei Temperaturen bis 400 C durchgefhrt. Gerichtete Gussstcke mssen zum Abbau von Spannungen spannungsarmgeglht oder geglht werden. 4.3.6 Oberflchenbehandlung Bei der W

30、rmebehandlung entstandene Oxidschichten (Anlauffarben) und/oder Diffusionsschichten sind zu entfernen. Dies kann wahlweise geschehen durch: spannende Bearbeitung; Strahlen; chemisches Abtragen. 5 Prfungen 5.1 Sichtprfung Jedes Gussteil muss auf Freiheit von Anlauffarben geprft werden. 5.2 Prfung auf

31、 Randzonenaufhrtung Das Prfen auf Randzonenaufhrtung ist mit geeigneten Verfahren (wie z. B. Kleinlasthrteprfung, Biegeprfung, Rasterelektronenmikroskopie) durchzufhren. DIN 65083:2014-07 8 Literaturhinweise Werkstoffhandbuch der Deutschen Luftfahrt, Teil I, Metallische Werkstoffe, 2. Band, Leichtmetalle