У производњи титанијумских грејача, хладно извлачење смањује површину попречног пресека-за одређени проценат пре коначног жарења. Ниво хладног рада одређује покретачку силу за рекристализацију током жарења. Низак ниво хладног рада од 5% производи велика рекристализована зрна АСТМ 4–5 (пречник 80–120 µм). Висок ниво хладног рада од 20% производи фина рекристализована зрна АСТМ 8–10 (пречник 11–22 µм). На ваздуху на 300 степени, ситнозрнати материјал-показује 3–5 пута већу отпорност на пуцање услед термичког замора јер мања зрна обезбеђују већу граничну површину зрна за прилагођавање цикличком термичком напрезању и отпорност на ширење прслине.

Механизам утицаја величине зрна на отпорност на топлотни замор

Током термичког циклуса на 300 степени, титанијумска цев се шири и скупља. Циклична деформација се прилагођава клизањем и клизећим границама зрна. Фино-материјал има више граница зрна по јединици запремине, што омогућава равномернију расподелу напрезања. Иницијација пукотина се дешава на клизним тракама и границама зрна; ситнија зрна смањују дужину клизања и концентрацију напона на границама зрна. Брзина раста прслине услед замора прати да/дН ∝ д^0,5, где је д величина зрна. Преполовљењем пречника зрна смањује се стопа раста пукотина за 30%. Поред тога, фина зрна стварају више препрека за ширење пукотина, приморавајући пукотине да промене правац и расипају енергију.

Квантитативна рекристализована величина зрна као функција хладног рада

Контролисаним жарењем титанијумских цеви степена 2 на 700 степени у трајању од 30 минута, након различитих нивоа хладног рада, установљене су следеће рекристализоване величине зрна. При 5% хладном раду, величина рекристализованог зрна је АСТМ 3–5 (пречник 50–125 µм), а тврдоћа након жарења је 160–180 ХВ. При 10% хладног рада, величина зрна је АСТМ 5–7 (32–64 µм), а тврдоћа је 170–190 ХВ. Код 15% хладног рада, величина зрна је АСТМ 7–8 (22–45 µм), а тврдоћа је 180–200 ХВ. При 20% хладног рада, величина зрна је АСТМ 8–9 (16–32 µм), а тврдоћа је 190–210 ХВ. При 30% хладног рада, величина зрна је АСТМ 9–10 (11–22 µм), а тврдоћа је 200–220 ХВ. При 40% хладног рада, величина зрна је АСТМ 10–11 (8–16 µм), а тврдоћа је 210–230 ХВ.

Животни век термичког замора на 300 степени као функција величине зрна

Цикличним испитивањем на ваздуху на 300 степени са температурним колебањем од 250 степени (50 степени до 300 степени) током 10.000 циклуса утврђене су следеће дубине прслине услед термичког замора за титанијум 2. степена. За АСТМ величину зрна 3–5 (5% хладни рад), дубина прслине након 10.000 циклуса је 150–300 µм, а век замора до пукотине од 1 мм је 30.000–50.000 циклуса. За АСТМ величину зрна 5–7 (10% хладан рад), дубина прслине је 80–150 µм, а животни век до 1 мм је 60.000–100.000 циклуса. За АСТМ величину зрна 7–8 (15% хладан рад), дубина пукотине је 40–80 µм, а животни век до 1 мм је 120.000–200.000 циклуса. За АСТМ величину зрна 8–9 (20% хладан рад), дубина пукотине је 20–40 µм, а животни век до 1 мм је 250.000–400.000 циклуса. За АСТМ величину зрна 9–10 (30% хладног рада), дубина пукотине је 10–20 µм, а животни век до 1 мм прелази 500.000 циклуса.

Водич за хладни рад и избор величине зрна за ваздушни сервис од 300 степени

Следећа табела даје препоруке за ниво претходног хладног рада и резултујућу величину зрна за цеви грејача од титанијума намењене за рад на ваздуху на 300 степени, на основу очекиваних термичких циклуса и жељеног века трајања замора.

Инжењеринг изван контроле хладног рада

Квалитет титанијума утиче на понашање при рекристализацији. Степен 7 се рекристалише на нешто вишој температури од Граде 2 због паладијума, али коначна величина зрна за дати ниво хладног рада је слична. Степен 5 (Ти-6Ал-4В) се у овим условима не рекристалише у потпуности. Дебљина зида не утиче директно на величину зрна, али утиче на време ширења пукотине; зид од 2,0 мм са пукотином од 20 µм има 98% преосталог зида. Температура и време жарења такође утичу на величину зрна; вишим температурама или дужим временима грубља зрна. За максималну отпорност на топлотни замор, рад на хладном изнад 20% је користан, али прекомерни хладни рад (изнад 40%) може изазвати пуцање током извлачења.

Израда информативне спецификације

За цев од титанијумског грејача која ради на ваздуху на 300 степени са значајним термичким циклусима, наведите ниво претходног хладног рада од 20–30% пре коначног жарења. Захтева коначну рекристализовану величину зрна АСТМ 8 или финије. За апликације са мање од 60.000 очекиваних циклуса, 10–15% хладног рада је прихватљиво. За тешке циклусе (дневни почетак{11}}заустављање током 10 година, приближно 3.650 циклуса), разлика између АСТМ 5 и АСТМ 8 је занемарљива, а довољан је стандардни рад на хладном. За критичне примене са брзим термичким циклусом (много циклуса дневно), наведите 30% хладног рада и АСТМ величину зрна 9 или финије. Контролом нивоа хладног рада пре жарења, инжењер прилагођава величину зрна како би постигао потребну отпорност на топлотни замор на 300 степени.,