Traitements thermiques des alliages de titane

1 - Rôle des traitements thermiques

• 1.1 - Objectifs des traitements thermiques
• 1.2 - Situation des traitements thermiques dans la gamme de fabrication

2 - Quelques éléments de la métallurgie du titane

• 2.1 - Phases rencontrées dans les alliages de titane
  Figure 1 - Cristallographie du titane Figure 2 - Diagramme pseudo-binaire applicable aux alliages de titane Figure 3 - Représentation schématique des structures micrographiques d’équilibre des alliages de titane Figure 4 - Mécanisme de la transformation allotropique – Cas de l’alliage TA6V – Microstructure de trempe de la phase β Figure 5 - Diagrammes TTT de l’alliage β-CEZ Figure 6 - Précipités de phase ω isotherme dans l’alliage β-CEZ Figure 7 - Transformation allotropique β (c.c.) → α (h.c.) Tableau 1
• 2.2 - Transformation de phase
  Figure 8 - Diagrammes TRC des alliages TA6V et β-CEZ
• 2.3 - Diverses morphologies dans les alliages de titane
  Figure 9 - Exemples de morphologies rencontrées dans l’alliage TA6V Figure 10 - Cas du β-CEZ Figure 11 - Morphologie de l’ex-joint de grain β dans le cas de l'alliage β-CEZ Figure 12 - Coexistence de plusieurs échelles de morphologies dans le cas de l’alliage TD5AC Tableau 2

3 - Bases des traitements thermiques des alliages de titane

• 3.1 - Effet d'un traitement thermique sur la microstructure
  Figure 13 - Schéma montrant la pénétration de coins de phase β dans des lamelles déformées de phase α Figure 14 - Variation de la taille des particules α de fils laminés TA6V à 860 °C et recuits à 780 °C Figure 15 - Influence de la température sur la forme des grains α Figure 16 - Comparaison des cinétiques de croissance de grain α entre TA6V et β-CEZ Figure 17 - Cinétique de croissance des grains α au cours d’un maintien à 925 °C Figure 18 - Recristallisation statique pour une microstructure initialement équiaxe (20 µm) déformée à chaud à 10−1 s−1 et traitée 965 °C/2h/TA Figure 19 - Détermination de la déformation locale à imposer pour une recristallisation à 965 °C Figure 20 - Cinétique de croissance normale des grains β à Tβ +30 °C pour le TA6V et le β-CEZ Figure 21 - Recristallisation du grain β en fonction de la pré-déformation à chaud avec et sans passage par l’ambiante Figure 22 - Cinétique de croissance de grain β en fonction de la température imposée pour une pré-déformation de 10 % à 1 050 °C
• 3.2 - Deux principes des traitements thermiques des alliages de titane
• 3.3 - Durcissement des alliages de titane
  Figure 23 - Résistance mécanique au centre de barres de différentes section en alliage de titane
• 3.4 - Synthèse
  Figure 24 - Divers traitements thermiques applicables aux alliages de titane

4 - Traitements de durcissement

• 4.1 - Chauffage avant trempe et revenu (mise en solution)
  Figure 25 - Influence du délai entre la sortie du four et la trempe à l'air de barres de diamètre 12 mm Figure 26 - Durcissement au revenu (vieillissement) d’alliages de titane Figure 27 - Réponse aux traitements thermiques des alliages de titane Figure 28 - Influence du revenu sur la microstructure de l'alliage β-CEZ Figure 29 - Évolution de la température de trempe sur les caractéristiques brutes de trempe eau
• 4.2 - Traitements divers

5 - Traitements d'adoucissement

• 5.1 - Détente des contraintes
  Figure 30 - Influence du temps et de la température sur la relaxation des contraintes dans l’alliages TAGV
• 5.2 - Recuit
  Tableau 4
• 5.3 - Sur-revenu

  • Quiz d'entraînement
  Figure 31 - Revenu et sur-revenu de l’alliage TA6V

6 - Traitements pour augmenter spécifiquement certaines propriétés d'emploi

• 6.1 - Ténacité
  Figure 32 - Relation résistance – ténacité dans les alliages de titane
• 6.2 - Résistance à la fatigue
• 6.3 - Fluage
• 6.4 - Cas des microstructures en collier
  Tableau 5
• 6.5 - Corrosion sous contrainte
• 6.6 - Usure et grippage
• 6.7 - Traitements sur pièces moulées
• 6.8 - Traitements après soudage

  • Quiz d'entraînement

7 - Précautions à prendre lors des traitements thermiques des alliages de titane

• 7.1 - Paramètres thermophysiques
  Figure 33 - Évolution des paramètres thermophysiques du TA6V en fonction de la température
• 7.2 - Homogénéisation des produits
  Figure 34 - Temps d’homogénéisation de barre en TA6V en fonction de la température visée
• 7.3 - Choix et réglage des fours
• 7.4 - Déformations
  Figure 35 - Influence du revenu sur la relaxation des déformations de l’alliage TA6V
• 7.5 - Contamination
  Figure 36 - Oxydation au cours des traitements : effet sur la dureté du titane non allié
• 7.6 - Fragilisation

  • Quiz d'entraînement

8 - Conclusions