鈦合金的鍛造及鍛后冷卻工藝
鈦在固態(tài)有同素異晶轉(zhuǎn)變。在882.5℃以下,為密排六方晶格,稱為α-鈦;在882.5℃以上,為體心立方晶格,稱為β-鈦。α-鈦強(qiáng)度高,耐熱性好,但塑性差些,變形抗力較大,塑性成形較為困難。β-鈦的耐熱性較差,但工藝塑性較好,變形加工性較好。
1、鈦合金的工藝塑性
鈦合金(特別是鑄態(tài)鈦合金)中的碳、合金元 素、氣體雜質(zhì),尤其是氧對鈦合金的塑性有很大影響。鑄態(tài)鈦合金經(jīng)過預(yù)處理變形后,塑性將大大提高。
鈦和鈦合金有兩種同素異形體:在885℃ 以下 鈦具有密排六方晶格組織α 相;當(dāng)溫度超過885℃以后,α 相轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂畜w心立方晶格組織的β 相。在低溫下,六方晶格組織的滑移面數(shù)目有限,所以塑性變形困難,當(dāng)溫度升高時,六方晶格中的滑移面增多,所以鈦及鈦合金的塑性隨溫度的升高而提高。當(dāng)溫度超過相變點進(jìn)入β 相區(qū)時,金屬的組織由六方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格,這時鈦及鈦合金的塑性高,因此,鈦合金一般在熱態(tài)下進(jìn)行壓力加工。
在鍛造過程中,再結(jié)晶與加工硬化同時進(jìn)行。增 大變形速度,有時使再結(jié)晶不能充分進(jìn)行,其結(jié)果是鈦合金的塑性下降,變形抗力增大。因此,鈦合金的變形速度不能太大。根據(jù)對鑄態(tài)TA3鈦合金的鐓粗試驗表明,錘上鐓粗允許變形程度不大于45%,而液壓機(jī)上鐓粗其允許變形程度則可達(dá)60%。故鈦合金在壓力機(jī)上鍛造比較適宜。
2、鈦合金鍛前加熱規(guī)范
鈦合金的鍛前加熱規(guī)范對鈦合金鍛件的組織以及 某些性能有很大的影響。α 和(α + β)鈦合金鑄錠開坯,因其還有后續(xù)塑性變形和熱處理工序,故其鍛造加熱溫度可取在β相區(qū),而終鍛取在α + β 相區(qū)。
?。é?+ β)鈦合金常規(guī)鍛造的加熱溫度一般取低于 β 轉(zhuǎn)變溫度10~30℃,這樣可保證鈦合金鍛造后的顯微組織中含有體積分?jǐn)?shù)20%~30% 的初生等軸α 相,使鈦合金具有良好的綜合力學(xué)性能。但是,為了提高鈦合金的斷裂韌度、高溫持久強(qiáng)度和高溫蠕變抗力等指標(biāo),同時又不至于使室溫塑性指標(biāo)(斷面收縮率)降低太多,鈦合金鍛前的加熱溫度可提高到β 轉(zhuǎn)變溫度以下10℃ 左右, 這樣既可保證鈦合金鍛造后的組織和性能,又可改善其可鍛性。
α鈦合金的鍛造加熱溫度一般可取略高于β轉(zhuǎn)變 溫度,以便擴(kuò)大鈦合金的鍛造溫度范圍,改善工藝塑性。
β鈦合金鍛造加熱溫度一般都高于β 轉(zhuǎn)變溫度, 而且等于或略低于再結(jié)晶溫度。
鈦合金毛坯在加熱溫度下的保溫時間一般 按0.7~0.8min/mm 計算。
3、鍛造工藝參數(shù)對鈦合金鍛件性能的影響
鈦合金熱變形工藝的核心是變形溫度及其變形程度的良好組合, 它們對鈦合金組織的形成過程起著決定性作用。
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