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(duì)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(shí)，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(diǎn)進(jìn)入β 相區(qū)時(shí)，金屬的組織由六方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格，這時(shí)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(shí)進(jìn)行。增 大變形速度，有時(shí)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(duì)鑄態(tài)TA3鈦合金的鐓粗試驗(yàn)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(duì)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)。

　　（α + 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(shí)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(shí)間一般 按0.7～0.8min/mm 計(jì)算。

　　3、鍛造工藝參數(shù)對(duì)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(duì)鈦合金組織的形成過程起著決定性作用。