أثناء عمليات القطع والتصنيع، أحد العيوب الأكثر شيوعًا هو تصلب العمل.
نظرًا لأن Ti‑6Al‑4V يتعرض لتشوه بلاستيكي شديد أثناء القطع، تصبح الطبقة السطحية صلبة للغاية، مما يسرع من تآكل الأداة ويسبب التمزق والخدش على السطح المُجهز آليًا. هناك مشكلة شائعة أخرى وهي ارتفاع درجة حرارة القطع الناتجة عن انخفاض التوصيل الحراري. تتركز معظم الحرارة المتولدة أثناء المعالجة في منطقة القطع بدلاً من تبديدها في قطعة العمل أو الشريحة. تؤدي درجة الحرارة المرتفعة هذه إلى التصاق الأدوات وتآكل الانتشار والحافة المبنية (BUE)، مما يؤدي إلى ضعف خشونة السطح وانحراف الأبعاد وحتى الشقوق الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لمعامل المرونة المنخفض لسبائك التيتانيوم، فإن الزنبرك الخلفي والاهتزاز يحدثان بسهولة أثناء الدوران أو الطحن، مما يتسبب في عدم استقرار الأبعاد، وعلامات الاستدقاق والثرثرة على السطح.
في عمليات العمل الساخنة مثل الحدادة والدرفلة، ترتبط العيوب ارتباطًا وثيقًا بالتحكم في درجة الحرارة وتوحيد التشوه.
يعد التشقق عيبًا خطيرًا، خاصة على السطح أو الحواف. يمكن أن يؤدي تقصف حالة ألفا ذات درجة الحرارة العالية أو التسخين غير المتساوي أو معدل التشوه المفرط إلى تشققات الحواف أو الشقوق السطحية أو الشقوق الداخلية بين الحبيبات. عيب نموذجي آخر هو تشكيل حالة ألفا، وهي طبقة صلبة وهشة غنية بالأكسجين يتم إنتاجها عند تسخين السبيكة في الهواء دون جو وقائي. تعمل حافظة ألفا هذه على تقليل الليونة وأداء التعب ومقاومة الصدمات. بالإضافة إلى ذلك، فإن التشكيل غير المناسب قد يؤدي إلى بنية حبيبية خشنة، مما يقلل من القوة والمتانة. يمكن أن يتسبب التشوه غير المتساوي أيضًا في حدوث اضطراب في خطوط التدفق، مما يقلل بشكل كبير من عمر الكلال في المكونات الهيكلية الرئيسية.
أثناء المعالجة الحرارية، يمكن أن تؤدي المعلمات غير المناسبة إلى ارتفاع درجة الحرارة أو الإفراط في تناول الطعام أو تركيز الإجهاد المتبقي.
يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى نمو غير طبيعي للحبوب وبنية مجهرية هشة. يؤدي الإفراط في عملية STA إلى تقليل القوة والصلابة بشكل كبير. يؤدي التبريد غير الكافي أو التسخين غير المتساوي إلى حدوث إجهاد متبقي، مما قد يؤدي إلى تشوه أو تزييف أو حتى تأخير في التشقق بعد التشغيل الآلي. بالنسبة للمكونات الملحومة، تؤدي المعالجة الحرارية غير المناسبة بعد اللحام بسهولة إلى إجهاد اللحام المتبقي وتشويهه، مما يؤثر على استقرار الأبعاد.
في معالجة اللحام، تشمل العيوب الشائعة المسامية، والانصهار غير الكامل، وتكسير اللحام.
يتمتع التيتانيوم بألفة كيميائية عالية للأكسجين والنيتروجين والهيدروجين في درجات الحرارة العالية. إذا كان الغلاف الجوي الواقي غير كاف، يحدث امتصاص الغاز، مما يؤدي إلى المسامية وزيادة الهشاشة. يعتبر امتصاص الهيدروجين ضارًا بشكل خاص وقد يتسبب في تأخير تكسير الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، فإن التسخين والتبريد السريع أثناء اللحام ينتج عنه إجهاد متبقي كبير، مما يؤدي إلى تشويه اللحام والتشقق الساخن. غالبًا ما تظهر منطقة اللحام والمتأثرة بالحرارة تصلبًا وفقدانًا للليونة، مما يقلل من السلامة الهيكلية الشاملة.
أثناء الصب، تشمل العيوب النموذجية تجويف الانكماش، ومسامية الانكماش، والشوائب، والفصل.
يتمتع التيتانيوم بنقطة انصهار عالية وتفاعل كيميائي مرتفع، لذلك يجب صهره تحت فراغ أو جو وقائي. تؤدي درجة حرارة الصب غير المناسبة وملء القالب بسهولة إلى الانكماش والمسامية. تعمل الشوائب غير المعدنية على تقليل قوة التعب بشكل كبير. قد يتسبب الفصل الكيميائي في بنية مجهرية وأداء غير متساويين.
باختصار، نظرًا لخصائصها الفيزيائية والكيميائية المتأصلة، فإن سبائك التيتانيوم من الدرجة 5 تكون عرضة للتصلب في العمل، وتهيج السطح، وتآكل الأدوات في درجات الحرارة العالية، وحالة ألفا، والشقوق، والإجهاد المتبقي، والمسامية، والتشويه أثناء المعالجة.
يمكن تقليل هذه العيوب أو تجنبها بشكل فعال من خلال التحكم الصارم في معلمات المعالجة، واستخدام أدوات خاصة، وتطبيق أجواء وقائية، وتحسين إجراءات التدفئة والتبريد، وتنفيذ معالجات حرارية معقولة بعد المعالجة. يعد فهم هذه العيوب الشائعة وآليات تكوينها أمرًا ضروريًا لتحسين معدل تأهيل المنتج، وضمان الأداء الميكانيكي، وإطالة عمر الخدمة في التطبيقات الصناعية.
