Forjamentos de barras de liga de titânio TC25

A liga de titânio TC25, conhecida como BT25 no sistema de designação russo, é uma liga de titânio α+β alta resistência e alta temperatura, projetada para hardware rotativo que funciona por longos períodos a 450–550 °C (842–1022 °F) em motores aeronáuticos e turbinas a gás.

O que fornecemos é material sólido em condição forjada e laminada a quente — barra e forjados. Não titânio estrutural de uso geral, nem pó para manufatura aditiva.

A Henan Chalco fornece TC25 bar em Ø16–500 mm (0,63–19,7 pol) e forjados de matriz isotérmica com área projetada de até 2 m² (21,5 pés²). Também podemos revisar seu desenho e fornecer para ele.

TC25 vs Ti-6242 e IMI 834: onde essa liga se posiciona

Se você está escolhendo material para um disco ou lâmina rodando a cerca de 500 °C, Ti-6242 ou IMI 834 provavelmente já está na sua lista restrita.

O TC25 pertence à mesma lista — não porque seja mais barato, mas porque segue um caminho diferente para fortalecer o processo.

Em resumo:

• TC25 (BT25) — α+β, com rolamento de tungstênio, para peças rotativas de 450–550 °C; mantém resistência tanto à temperatura quente quanto à temperatura ambiente
• Ti-6242 / Ti-6242S — quase α, resistência à fluência como ponto forte, serviço de longo prazo em torno de 540 °C
• IMI 834 — quase α, temperatura de serviço de até cerca de 600 °C, primeiro resistência à fluência e oxidação
• Ti-6Al-4V (Grau 5) — o cavalo de batalha de uso geral, teto de serviço de longo prazo em torno de 350–400 °C

A diferença entre α+β e quase α se resume, na prática, à via do fortalecimento.

O TC25 obtém sua resistência quente a partir de cerca de 1% de tungstênio — um estabilizador de β eutectoide — trabalhando em conjunto com silício, o que coloca a composição no lado α+β de alta resistência. O Ti-6242 segue a rota Sn-Zr-Mo solução sólida mais silicido, fica mais próximo do α e é mais forte em resistência ao fluência.

Assim, embora as duas categorias se sobreponham à temperatura de serviço, tendem em direções diferentes. Para um disco que precisa manter resistência tanto à temperatura ambiente quanto à temperatura elevada, o TC25 geralmente é o encaixe mais fácil; para uma peça cujo projeto é impulsionado por fluência a longo prazo, o lado quase α é mais adequado.

Um ponto precisa ser destacado desde o início: faixas de temperatura sobrepostas não significam que as classificações sejam intercambiáveis. TC25 não é um substituto direto para o Ti-6242. O tipo de microestrutura, a resposta ao tratamento térmico e o comportamento de estabilidade térmica são todos diferentes, então trocar de grau significa rodar a qualificação novamente sob seu próprio sistema de aceitação. Isso não é uma formalidade.

Citação Rápida

Liga de titânio TC25 — dados do produto

O que enviar para um orçamento:

• Grau e condição
• Dimensões e tolerância, ou um desenho
• Quantidade e destino de entrega
• Condição da superfície necessária
• Documentação necessária (MTC, relatório C-scan, inspeção de terceiros)
• Uso final, usuário final e destino

O último item não é para marcar caixas. O TC25 entra em peças rotativas de seção quente, então antes de montarmos uma proposta precisa de fornecimento precisamos confirmar o uso final e o destino.

Enviar tudo isso de uma vez geralmente poupa duas ou três rodadas de troca de dados.

Citação Rápida

Formas, tamanhos e forjados personalizados

Tamanhos padrão

• Barra: Ø16–500 mm (0,63–19,7 pol)
• Forjados de matriz isotérmica: área projetada de até 2 m² (21,5 ft²)

Outros formulários citados conforme a especificação

discos, anéis, tarugos, forjados com matrizes fechadas, forjados quase em formato líquido, formas extrudidas, placas.

Essas formas são cobertas no nível do equipamento — nossas linhas de forja rápida, forja radial, extrusão a quente e pilger a frio operam ligas de titânio e titânio. Mas especificamente para o TC25, os tamanhos disponíveis precisam ser confirmados conforme sua necessidade antes de fazermos o orçamento.

Discoos de titânio TC25

Anéis de titânio TC25

Tarugo de titânio TC25

Forjados de titânio TC25

Formas extrudidas de titânio TC25

Placa de titânio TC25

Forjado conforme seu desenho

Forjado conforme seu desenho.

Envie a impressão da peça. Vamos revisar o envelope de forjamento, o fluxo de grão que pode ser realisticamente alcançado, e a margem de usinagem a deixar, e então fazer um orçamento.

Se a geometria não for adequada à forja isotérmica de matrizes, diremos isso e proporemos uma rota de conformação melhor — em vez de pegar a ordem primeiro e resolvê-la depois.

Citação Rápida

Composição química e propriedades físicas

Composição nominal, wt%

Os limites de composição são acordados por ordem, e os valores medidos são reportados no certificado de ensaio do moinho.

Se seu desenho exigir uma faixa mais apertada em Sn, Si ou elementos intersticiais como O, N e H do que a faixa padrão, informe-nos na fase de consulta e confirmaremos a viabilidade antes de fazer o orçamento.

Propriedades físicas

• Densidade: ≈ 4,5 g/cm³ (típico)
• β-transus: aproximadamente 1000–1020 °C (1832–1868 °F), variando com o calor e a forma do produto

No β-transus, medimos aproximadamente 1020 °C em barras forjadas de Ø250 mm por método metalográfico, com valores do estágio de lingotes na faixa de 1000–10¹ºC (1000–10¹¹ °C). Essa temperatura é o ponto de referência para todo cronograma de trabalho a quente e tratamento térmico, e a produção trabalha até o valor medido para cada calor.

Dois elementos da tabela de composição valem uma frase por si só, porque decidem o que essa liga pode ou não pode fazer: W e Si.

W é de onde vem a resistência ao calor. Adicionar cerca de 1% desse estabilizador β eutectoide eleva visivelmente a resistência ao calor e a estabilidade térmica na faixa de 500–550 °C, e é a diferença composicional mais visível entre o TC25 e as ligas quase α que compartilham a mesma faixa de temperatura.

O Si corta nos dois sentidos. A precipitação de silicídio proporciona fortalecimento extra em altas temperaturas, mas também é uma das razões pelas quais a ductilidade cai após longas exposições em altas temperaturas.

Propriedades mecânicas pela forma do produto

As propriedades do TC25 estão fortemente ligadas à forma do produto.

Local de amostragem, histórico de deformação e trajeto de tratamento térmico não são os mesmos para uma peça de teste em barra e para uma forja finalizada, então os números que você obtém não são o mesmo conjunto.

Barra, Ø250 mm

Limites típicos de aceitação: temperatura ambiente Rm ≥ 980 MPa, A ≥ 10%, Z ≥ 20%; 500 °C Rm ≥ 735 MPa; 550 °C Rm ≥ 686 MPa; ruptura por estresse em 441 MPa ≥ 50 h em ambas as temperaturas; Rm ≥ 980 MPa após exposição à estabilidade térmica de 550 °C; impacto ≥ 23,5 J.

Forjamentos

Coloque as duas mesas lado a lado e uma coisa se destaca: com 441 MPa, a vida útil da ruptura por estresse é cerca de 51 h nas peças de teste da barra e acima de 101 h nas forjações de disco e anel de vedação. Mesma qualidade, o dobro da vida útil.

Isso não é um erro de dados, e nenhum dos conjuntos é melhor material. A peça de teste da barra vem de material rodado, a peça de teste de forja vem de um local especificado na peça finalizada, e os dois passaram por quantidades completamente diferentes de deformação, modos de deformação diferentes e históricos térmicos distintos.

Muitos clientes compararam um MTC de matéria-prima com o relatório de teste de uma peça finalizada, descobriram que os números não batiam e começaram a questionar o lote. Na maioria dos casos, esses dois conjuntos nunca deveriam coincidir. Fazer com que coincidam exige o mesmo local de amostragem e a mesma condição — o que vale a pena escrever no protocolo técnico em vez de discutir na inspeção.

Temperatura de serviço — e quanto tempo você realmente consegue

A faixa de serviço de longo prazo para TC25 é de 450–550 °C (842–1022 °F).

Mais úteis são esses dois números:

• 500 °C (932 °F): até 6.000 horas de serviço contínuo
• 550 °C (1022 °F): até 3.000 horas de serviço contínuo

Um limite de temperatura sem um tempo fixo não é uma entrada de projeto.

A maioria das outras páginas sobre ligas de titânio de alta temperatura deixa um único valor de temperatura e para por aí — "temperatura máxima de serviço 550 °C".

Só com isso, o cliente não pode definir uma vida útil nem escolher entre dois graus, porque não há como saber se esses 550 °C significam 100 horas ou 3.000.

O que realmente decide a seleção do material é a combinação de temperatura e tempo.

Coloque o TC25 de volta no espectro completo de temperaturas:

• Ti-6Al-4V: teto de serviço de longo prazo em torno de 350–400 °C. A 500 °C, a fluência já está fora de controle.
• TC25: 450–550 °C, com as horas acima
• Ligas quase α (Ti-6242, IMI 834, Ti-1100 e similares): até cerca de 540–600 °C, resistência à fluência primeiro
• Superligas base de níquel: temperatura mais alta, mas densidade de cerca de 8,2 g/cm³ — quase o dobro do titânio

Essa última linha merece cuidado extra em ferragens rotativas. A principal carga em uma peça rotativa vem de sua própria massa — disco mais pesado, maior carga centrífuga e a margem de projeto no disco, o sistema de eixo e os rolamentos se apertam todos juntos.

Então, na faixa de 450–550 °C, a diferença entre "titânio serve" e "isso tem que ser base de níquel" muitas vezes não é o preço do material. É um redesenho completo do rotor.

Temperatura e tempo resolvem apenas metade do problema. A outra metade é o que o material restou após várias milhares de horas a 550 °C. Vamos cobrir isso separadamente abaixo.

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Como o material é derretido, forjado e inspecionado

Com titânio para peças rotativas de motores aeronáuticos, a primeira pergunta dos clientes raramente é resistência à tração. É sobre limpeza e qualidade interna.

Aqui está o caminho que esse material segue desde o derretimento até o despacho.

Rota de fusão

Fusão por indução a vácuo VIM / AIM → arco de plasma fusão de lareira fria, PAM e feixe de elétrons, fusão de fogo frio EB → refusão de múltiplos arcos a vácuo, VAR → eletroscória pressurizada refundindo PESR.

O passo do lar frio é o mais crítico. Inclusões alfa dura e de alta densidade (IDH) são onde a cadeia de falha começa nas peças rotativas de titânio aeroespacial, e quando se atinge uma região de alta tensão do disco, as consequências são inaceitáveis.

A fusão por arco de plasma e feixe de elétrons por fogo frio existem precisamente para separar essa classe de defeito durante a fusão, e combinada com múltiplos arcos de vácuo, aumentam a uniformidade composicional e a limpeza interna em conjunto. A maioria dos fornecedores nunca menciona essa etapa, mas o que ela decide importa mais do que qualquer número isolado em uma tabela.

Trabalho quente

Prensas de forja rápidas, 20 / 40 / 60 MN

Máquina de forjamento radial, 13 MN

Prensa de forjamento isotérmica, 3.000 t

Prensa de extrusão horizontal, 60 MN

Forjamento de matriz isotérmica é importante para discos TC25. A formação com matriz e tarugo à mesma temperatura e baixa taxa de deformação possibilita quase a forma líquida, proporciona uma microestrutura mais uniforme e eleva a utilização do material ao mesmo tempo.

A margem de usinagem removida das forjações de ligas de titânio é frequentemente surpreendente. O que quase o formato líquido economiza é tanto dinheiro quanto prazo de entrega.

Inspeção

Nossa capacidade de inspeção cobre toda a cadeia, desde a matéria-prima até o produto acabado:

• Análise química: ICP-MS, ICP-AES, GFAAS, XRF, analisadores de carbono e enxofre, determinadores de hidrogênio, analisadores de oxigênio e nitrogênio
• Propriedades mecânicas: máquinas de fluência e ruptura por tensão, máquinas de teste de fadiga, tração, impacto, dureza, tenacidade à fratura, fadiga de baixo ciclo e alta frequência
• Metalografia e microanálise: metalografia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microanálise por sonda eletrônica, simulação termomecânica, análise térmica simultânea
• Ensaios não destrutivos: inspeção ultrassônica por imersão, sistemas ultrassônicos C-scan multi-zona para barras de grande diâmetro, C-scan ultrassônico automatizado para discos e anéis, medição tridimensional 3D de forjados e matrizes

O controle de O, N e H determina diretamente a ductilidade e a estabilidade térmica do titânio. Alguns centésimos de por cento a mais desses elementos intersticiais e a ductilidade restante após longas exposições em altas temperaturas está em uma ordem de grandeza diferente. A análise de elementos gasosos não é um teste de marcar caixas aqui — é a pré-condição para usar essa classificação a 550 °C.

A varredura C multizona determina a sensibilidade à detecção de defeitos em forjados de grande seção. Simplificando, ela determina o que você pode ver na inspeção. O interior de barras de grande diâmetro e de discos e anéis não pode ser resolvido tão finamente por métodos convencionais de inspeção, por isso listamos esse equipamento separadamente. A classe de aceitação ultrassônica pode ser acordada conforme sua especificação.

Análise de elementos gasosos

Varredura C multizona

Tratamento térmico e controle da microestrutura

Para a faixa geral de temperatura de trabalho quente do TC25 e os esquemas padrão solução mais envelhecimento para barras e forjados, elaboramos conforme a prática estabelecida para a classificação e também podemos trabalhar com um cronograma que você especificar.

Vale destacar o quão decisivamente o esquema de tratamento térmico governa o tipo de microestrutura. Nossos registros de produção mostram um padrão consistente: a temperatura de recozimento decide se o TC25 sai com uma microestrutura equiaxial ou duplex. À medida que a temperatura de recozimento se aproxima do transus, a α primária se dissolve parcialmente e α secundária clara aparece na matriz β transformada, movendo a estrutura de equiaxial para duplex — e a estrutura duplex proporciona melhores propriedades de tração tanto à temperatura ambiente quanto a temperaturas elevadas.

Para compras e engenharia de processos, isso significa algo muito prático: o cronograma de tratamento térmico não é um detalhe de entrega, pertence ao protocolo técnico. No mesmo material, um cronograma diferente faz uma diferença considerável na resistência a quente. Em vez de discutir dados inconsistentes na inspeção, é melhor corrigir a condição e o caminho do tratamento térmico no momento do pedido.

Onde o TC25 não é a escolha certa

Cada grau tem lugares onde não deve ser usado. Aqui estão quatro deles, indicados logo no início.

A ductilidade diminui após longas exposições em altas temperaturas

Isso não é especulação, são nossos próprios dados de teste. A elongação em barra de Ø250 mm é de cerca de 13,5–14,5% em temperatura ambiente; após o teste de estabilidade térmica de 550 °C, a resistência à tração sobe de 1.069 MPa para 1.076 MPa, enquanto o alongamento cai para cerca de 7,5–8,5%. Resistência aumenta, ductilidade diminui em cerca de metade.

Pesquisas publicadas apresentam o mecanismo: após longa exposição a 550 °C, TC25 desenvolve uma camada superficial de óxido, precipitação em fase α2 e silicídeos na fronteira dos grãos atuando juntos. O movimento das discordâncias é impedido, o que aumenta a resistência, enquanto a localização da deformação impulsiona a clara perda de ductilidade.

A diferença entre as formas do produto é interessante. Sob as mesmas condições de teste, o alongamento nas forjações de anel de disco e vedação é essencialmente plana da temperatura ambiente até a condição exposta (disco 12,0–15,0% → 12,5–15,0%), uma queda muito menor do que nas peças de teste em barra. Isso se resume à condição microestrutural e à localização da amostragem, e é mais um lembrete de que dados de uma forma de produto não podem ser usados para prever outra.

Para o cliente, tudo se resume a uma frase: defina sua margem de vida na ductilidade exposta, não nos dados fornecidos.

Não é um substituto direto para a Ti-6242

Já dito antes, vale a pena repetir. Sobreposição de faixas de temperatura não significa substituição direta. Mudar a grade exige requalificação pelo seu próprio sistema. Qualquer fornecedor que diga que é uma "substituição direta" está correndo um risco em seu nome que não pode realmente carregar.

Serviço contínuo acima de 550 °C — olhe para outra coisa

Se a carga for superior a 550 °C por longos períodos, uma liga quase α (IMI 834, Ti-1100 e similar) ou uma superliga base de níquel é a opção mais adequada. A TC25 não é a ideal nessa faixa e não a levaríamos para lá.

Abaixo de 400 °C, é dinheiro desperdiçado

Para peças estruturais e rotativas abaixo de 400 °C, o titânio de Grau 5 (Ti-6Al-4V) é mais barato, fácil de obter e de usinar, com uma estrutura de padrões muito mais completa por trás.

O que o prêmio do TC25 compra é capacidade nessa faixa de 450–550 °C. Se você não está usando, não há motivo para pagar por ele.

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Opções de fornecimento, documentos de inspeção

Base de oferta

Forjamentos de Bar Ø16–500 mm e matrizes isotérmicas com área projetada de até 2 m² são a faixa padrão de fornecimento; outras formas são citadas conforme a especificação. A condição de entrega pode ser forjada, laminada a quente, tratada por solução e envelhecida, ou recozida segundo um cronograma acordado.

Superfície e enchimento

A condição da superfície pode ser forjada, torneada/descascada, moída ou usinada. O embalamento e a proteção da exportação são definidos de acordo com o destino e o modo de transporte.

Documentos de inspeção

Os pedidos podem ser citados com certificado de teste de moinho, relatórios de teste químico e mecânico, relatório ultrassônico C-scan, relatório de tamanho de grãos e microestrutura, e relatório dimensional. A inspeção de terceiros pode ser agendada.

Certificação e conformidade

O material é produzido sob um sistema de qualidade certificado AS9100, em uma fábrica com acreditação Nadcap para testes não destrutivos, testes de materiais e tratamento térmico, além de acreditação laboratorial CNAS. O centro de testes da fábrica também possui aprovações de grandes fabricantes de motores civis de motores aeronáuticos. Os certificados são fornecidos junto com o pedido.

O TC25 é fornecido para aplicações aeroespaciais civis, turbinas a gás industriais e engenharia de alto desempenho. Por favor, informe o uso final, o usuário final e o destino em sua consulta para que possamos confirmar o fornecimento antes do orçamento.

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Barra de titânio

Forjados de titânio

Essas categorias vêm da mesma cadeia de suprimentos e do mesmo conjunto de documentos de inspeção — uma consulta, um contato, uma remessa.

Perguntas frequentes

O que é a liga de titânio TC25?

TC25 é uma liga de titânio α+β de alta temperatura, nominalmente Ti-6.5Al-2Sn-2Zr-2Mo-1W-0.2Si. É usada para peças rotativas de motores operando entre 450 e 550 °C, principalmente discos de compressor, pás e anéis de vedação.

TC25 é equivalente ao Ti-6242?

Não — as janelas de serviço se sobrepõem, mas não são intercambiáveis. O TC25 depende de tungstênio para resistência a quente e fica do lado α+β; O Ti-6242 é uma liga quase α. A substituição requer requalificação.

TC25 e BT25 são a mesma liga?

Sim. TC25 é a designação chinesa GB e BT25 (transliterado VT25) é a designação russa para a mesma família de ligas. Composição e janela de serviço são equivalentes; limites de aceitação seguem a especificação que você solicitar.

Qual é a temperatura máxima de serviço do TC25?

450–550 °C para serviço de longo prazo. Os números típicos são 6.000 horas a 500 °C e 3.000 horas a 550 °C. A qualificação para seu ciclo de serviço específico deve ser confirmada.

O TC25 está disponível em pó para impressão 3D?

Esta página cobre barras TC25 forjadas e laminadas a quente e forjados. Se você precisa de pó para manufatura aditiva, nos avise na fase de consulta — é uma rota de produto diferente com critérios de aceitação distintos.

Para qual padrão o TC25 é fornecido?

O TC25 é fornecido à designação de grau GB e ao protocolo técnico acordado com você. Limites de composição e valores medidos são reportados no certificado de teste da serradora.

O TC25 perde ductilidade após longa exposição a 550 °C?

Sim. Em nossos testes de estabilidade térmica, o alongamento de barra de Ø250 mm caiu de cerca de 13,5–14,5% para cerca de 7,5–8,5%, enquanto a resistência à tração aumentou ligeiramente. Projete sua margem de vida com base na condição exposta.

Fale conosco sobre sua candidatura

Se você já tem um ciclo de trabalho ou um desenho em mãos, o primeiro passo é simples: envie a temperatura de serviço, o carregamento, o tempo esperado à temperatura e a impressão da peça ou especificação do material. Faremos uma revisão técnica primeiro — confirmando se o TC25 é a categoria correta para essa posição e qual forma de produto faz mais sentido fornecer.

O que precisamos de você: terreno e condição de entrega, dimensões e tolerância de um desenho, quantidade e porta de destino, condição da superfície necessária, documentos de inspeção necessários, além do uso final, usuário final e destino.

Após a revisão técnica concluída, voltamos com uma proposta específica de fornecimento e um orçamento.

Todo o processo é conduzido por um representante fixo de clientes e engenheiro de produto — aconselhamento de seleção de materiais, coordenação de pedidos, documentação de qualidade e consultas técnicas passam pelas mesmas pessoas. Você não é passado entre departamentos.

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