Varilla de titanio ASTM grado 11: parámetros de procesamiento detallados
1. Procesamiento térmico: recocido de solución y alivio de tensiones (según AMS 4928)
Ciclo de recocido de solución
Temperatura: 900–950 grados (1652–1742 grados F)
Tiempo de espera: 1 a 2 horas por 25 mm (1 pulgada) de espesor de sección transversal-
Tasa de enfriamiento: Refrigeración por aire de la temperatura de recocido
Objetivo microestructural: Estructura fina, uniforme + laminar; no se permite el crecimiento previo del grano
Objetivo: Disolver fases secundarias, homogeneizar la microestructura y prepararlas para obtener propiedades mecánicas óptimas.
Ciclo de alivio de tensión (pos-mecanizado o trabajo en frío)
Temperatura: 600 a 650 grados (1112 a 1202 grados F)
Tiempo de espera: 2 a 4 horas
Tasa de enfriamiento: refrigeración por horno o refrigeración por aire
Objetivo: Alivia las tensiones residuales del mecanizado o conformado sin alterar la microestructura +
✅ Control crítico: La velocidad de enfriamiento después del recocido en solución debe ser suficientemente rápido para evitar la -precipitación de fase de la matriz. El enfriamiento lento (p. ej., enfriamiento en horno) produce colonias gruesas y quebradizas y un rendimiento de fatiga degradado.
2. Procesamiento termomecánico: forjado y laminado
Proceso de forja
Temperatura de calentamiento inicial: 950–980 grados (1742–1800 grados F)
Temperatura final de forjado: mayor o igual a 850 grados (1562 grados F) - Nunca forjes por debajo de 800 grados. para evitar un comportamiento frágil
Relación de deformación total: Mayor o igual al 60 % (se recomienda entre 70 y 80 %) para garantizar una recristalización completa y un refinamiento del grano
Método de forja: forja libreoforjado con matriz cerrada- utilizando prensas hidráulicas; Se prefieren pases de múltiples-golpes y de baja-tensión-velocidad
Publicar-Enfriamiento de forja: aire fresco a temperatura ambiente - evite apagarlo o enfriarlo rápidamente para evitar que se agriete
Proceso de laminación/extrusión
Temperatura de balanceo: 850–920 grados (1562–1688 grados F)
Reducción de pase por pase: 15–25% (reducción acumulativa mayor o igual al 70%)
Lubricación: Emulsión de grafito-agua (10–15 % de sólidos) - evita que se pegue y minimiza la oxidación de la superficie
Objetivo de acabado superficial: Ra Menor o igual a 1,6 μm (63 μin) después de la pasada final - logrado mediante acabado superficial controlado del rodillo y aplicación de lubricante
Publicar-en movimiento: Enfriar al aire a temperatura ambiente; no se requiere recocido intermedio si la deformación total excede el 70%
Varilla de titanio ASTM grado 11: parámetros de procesamiento detallados
1. Procesamiento térmico: recocido de solución y alivio de tensión (según AMS 4928)
Ciclo de recocido de solución
Temperatura: 900 a 950 grados (1652 a 1742 grados F)
Tiempo de retención: 1 a 2 horas por 25 mm (1 pulgada) de espesor de sección transversal-
Tasa de enfriamiento: Enfriamiento por aire a partir de la temperatura de recocido
Objetivo microestructural: estructura fina, uniforme + laminar; no se permite el crecimiento previo del grano
Propósito: disolver fases secundarias, homogeneizar la microestructura y prepararlas para obtener propiedades mecánicas óptimas.
Ciclo de alivio de tensión (pos-mecanizado o trabajo en frío)
Temperatura: 600 a 650 grados (1112 a 1202 grados F)
Tiempo de espera: 2 a 4 horas
Tasa de enfriamiento: enfriamiento del horno o enfriamiento por aire
Propósito: Aliviar las tensiones residuales del mecanizado o conformado sin alterar la microestructura +
✅ Control crítico: la velocidad de enfriamiento después del recocido de la solución debe ser suficientemente rápida para evitar la -precipitación de fases de la matriz. El enfriamiento lento (p. ej., enfriamiento en horno) produce colonias gruesas y quebradizas y un rendimiento de fatiga degradado.
2. Procesamiento termomecánico: forjado y laminado
Proceso de forja
Temperatura de calentamiento inicial: 950 a 980 grados (1742 a 1800 grados F)
Temperatura final de forjado: mayor o igual a 850 grados (1562 grados F) - Nunca forje por debajo de 800 grados para evitar un comportamiento frágil
Relación de deformación total: mayor o igual al 60 % (se recomienda entre 70 y 80 %) para garantizar una recristalización completa y un refinamiento del grano
Método de forja: forja libre o forja{0}}en matriz cerrada mediante prensas hidráulicas; Se prefieren pases de múltiples-golpes y de baja-tensión-
Post-Enfriamiento de forja: Enfriar con aire a temperatura ambiente - evite el enfriamiento rápido o el enfriamiento rápido para evitar grietas
Proceso de laminación/extrusión
Temperatura de balanceo: 850–920 grados (1562–1688 grados F)
Reducción de pase por pase: 15–25 % (reducción acumulativa mayor o igual al 70 %)
Lubricación: Grafito-emulsión de agua (10–15 % de sólidos) - evita que se pegue y minimiza la oxidación de la superficie
Objetivo de acabado superficial: Ra menor o igual a 1,6 μm (63 μin) después de la pasada final - logrado mediante acabado superficial controlado del rodillo y aplicación de lubricante
Post-Rodar: Enfríe al aire a temperatura ambiente; no se requiere recocido intermedio si la deformación total excede el 70%
⚠️ Nota crítica: El grado 11 es altamente sensible a la captación de oxígeno durante el trabajo en caliente. Todo el calentamiento debe realizarse en hornos de vacío o de atmósfera inerte para mantener un contenido intersticial bajo (O menor o igual a 0,15%).
3. Pruebas no-destructivas (END) y control de microestructura
Pruebas ultrasónicas (ASTM E165)
Método: escaneo por inmersión en agua-con transductores de 5 a 10 MHz
Patrón de escaneo: escaneo volumétrico completo de la superficie de la varilla y la sección transversal-
Criterios de aceptación:
Sin discontinuidades que excedan el equivalente a φ1,5 mm de orificio de fondo plano-(FBH)
Sin indicaciones agrupadas que superen los 3 mm de longitud
Sin indicaciones lineales paralelas al eje de la varilla
Calibración: según ASTM E165 utilizando bloques de referencia con FBH de 1,5 mm, 2,0 mm y 3,0 mm
Control del tamaño de grano (ASTM E112)
Microestructura objetivo: Tamaño de grano ASTM 5–7 (fino, equiaxial + laminillas)
Método de control:
Se logra mediante una “deformación de forjado controlada” (mayor o igual al 60%) seguida de un “enfriamiento por aire”
Evite la exposición prolongada a 700–850 grados (campo de fase +) - provoca el engrosamiento del grano
Evaluación: preparación metalográfica (pulido mecánico + grabado electrolítico en reactivo de Kroll), seguida de método planimétrico o de intercepción según ASTM E112.
4. Mecanizado e integridad de la superficie
Parámetros de mecanizado (torneado, fresado, taladrado)
Velocidad de corte: 15–25 m/min (50–80 SFM)
Velocidad de alimentación: 0,1–0,2 mm/rev
Profundidad de corte: 0,5–1,5 mm
Material de la herramienta: WC-Co (carburo de tungsteno) con revestimiento de TiAlN - evite HSS debido al rápido desgaste
Refrigerante: Fluido de corte a base de agua-, de alta-presión y baja-viscosidad - esencial para evitar el endurecimiento por trabajo y la acumulación-de filo
Integridad de la superficie: mantener Ra inferior o igual a 0,8 μm para superficies críticas; evite esmerilar a menos que sea necesario - si es rectificado, use muelas de óxido de aluminio con avance ligero para evitar daños térmicos
🔧 Información crítica: el grado 11 exhibe baja conductividad térmica y alta reactividad química. El mecanizado genera calor localizado que provoca “endurecimiento por trabajo” y “fragilización de la superficie”. El flujo continuo de refrigerante y las herramientas afiladas no son-negociables.
5. Inspección final y trazabilidad
Requisitos de certificación
Análisis químico: ICP-OES según ASTM E1086 - debe confirmar Al, Mo, Cr, Fe, O dentro de los límites de AMS 4928.
Pruebas mecánicas: prueba de tracción (ASTM E8) a 25 grados y 400 grados - límite elástico mayor o igual a 580 MPa a 400 grados
Dureza: Rockwell B Menor o igual a 95
Informe ultrasónico: firmado por un técnico de END de nivel II o III, que hace referencia a ASTM E165
Registro de tratamiento térmico: perfil de temperatura del horno con datos de tiempo/temperatura (se requiere trazabilidad digital)
Trazabilidad de lotes
Cada varilla debe estar grabada-con láser con:
GRADO 11 • N.° DE LOTE [ID única] • N.° DE FUSIÓN [ID del horno] • FECHA [AAAAMMDD]
Embalaje: caja de madera-sellada al vacío, con desecante-envasada con un "indicador de humedad" y una etiqueta que dice "SOLO PARA USO AEROESPACIAL".
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