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 - 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 Figure 5 - Précipités de phase isotherme dans l’alliage -CEZ Figure 6 - Transformation allotropique  (cc) ®  (h c) Tableau 1
• 2.2 - Transformation de phase
• 2.3 - Morphologies des alliages de titane
  Figure 7 - Diagrammes TRC des alliages TA6V et -CEZ Figure 8 - Exemple de morphologies que l’on peut rencontrer dans l’alliage TA6V Figure 9 - Revenu sur phase de l’alliage -CEZ Figure 10 - Morphologie de l’ex-joint de grain dans le cas de l’alliage -CEZ Figure 11 - Coexistence de plusieurs échelles de morphologies dans le cas de l’alliage TD5AC Tableau 2

3 - Bases des traitements thermiques

• 3.1 - Effet d’un traitement thermique sur la microstructure
• 3.2 - Les deux principes des traitements thermiques des alliages de titane
• 3.3 - Durcissement des alliages de titane
  Figure 12 - Croissance du grain à 920 oC pour l’alliage -CEZ Figure 13 - Cinétiques de croissance de grain à T – 40 oC pour les alliages TA6V et -CEZ Figure 14 - Influence du recuit de recristallisation sur la structure de l’alliage TA6V Figure 15 - Alliage -CEZ : revenu et sur-revenu Figure 16 - Résistance mécanique au centre de barres de différentes sections en alliage de titane
• 3.4 - Choix des traitements thermiques
  Figure 17 - Divers traitements thermiques applicables aux alliages de titane

4 - Traitements de durcissement

• 4.1 - Chauffage avant trempe et revenu (mise en solution)
  Figure 18 - Influence de la température de trempe sur les caractéristiques brutes de trempe à l’eau Figure 19 - Influence du délai entre la sortie du four et la trempe à l’air de barres de diamètre 12 mm Tableau 3
• 4.2 - Traitements divers
  Figure 20 - Durcissement au revenu (vieillissement) d’alliages de titane Figure 21 - Réponse aux traitements thermiques des alliages de titane Figure 22 - Influence du revenu sur la microstructure de l’alliage -CEZ mis en solution à 830 oC pendant 1 h, trempé à l’eau depuis 830 oC et revenu à 650 oC

5 - Traitements d’adoucissement

• 5.1 - Détente des contraintes
• 5.2 - Recuit
  Figure 23 - Influence du temps et de la température sur la relaxation des contraintes dans l’alliage TA6V Tableau 4
• 5.3 - Sur-revenu
  Figure 24 - Revenu et sur-revenu de l’alliage TA6V

6 - Augmentation sélective des propriétés

• 6.1 - Ténacité
• 6.2 - Résistance à la fatigue
• 6.3 - Fluage
• 6.4 - Microstructures en collier
• 6.5 - Corrosion sous contrainte
  Figure 25 - Relation résistance-ténacité dans les alliages de titane Tableau 5
• 6.6 - Usure et grippage
• 6.7 - Traitements sur pièces moulées
• 6.8 - Traitements après soudage

7 - Précautions à prendre lors des traitements thermiques

• 7.1 - Paramètres thermophysiques
  Figure 26 - Évolution des paramètres thermophysiques de l’alliage TA6V avec la température
• 7.2 - Homogénéisation des produits
  Figure 27 - Temps d’homogénéisation de barres en alliage TA6V en fonction de la température visée
• 7.3 - Choix et réglage des fours
• 7.4 - Déformations
• 7.5 - Contamination
  Figure 28 - Influence du revenu sur la relaxation des déformations de l’alliage TA6V Figure 29 - Oxydation au cours des traitements : effet sur la dureté du titane non allié
• 7.6 - Fragilisation

8 - Conclusion