锻造前钛铸锭或坯料的加热,是锻造过程中的重要工序。加热制度的正确选定是保证钛合金锻造顺利进行并获得较好产品质量的重要前提。
锻造件工艺流程图
1、加热温度区间与终锻温度
钛及钛合金锻造加热温度应选择在塑性变形好、变形抗力低并能获得高质量锻件的温度范围。加热温度越低越好。钛及其合金开坯加热温度一般是在(α十β)/β相变点以上100~200℃(β合金除外)。a-Ti属于密排六方结构,不易变形,为提高钛合金的热加工性能,就需将加热温度由α区提高到β区,此时钛的晶格由密排六方转变为体心立方,塑性增高,变形抗力降低,就易于热加工了。但温度也不宜过高,否则气体污染严重,还会引起晶粒急剧长大,塑性下降。铸锭或坯料经过锻造变形,其诗态组织被改变。晶粒细化,偏析均匀化,内部组织得到改善,塑性也提高了。改锻时,随火次的增加,加热温度逐渐降低。钛合金的变形抗力对变形温度的降低或变形速率的提高非常敏感,所以锻造终了温度也不能过低。推荐的各种钛合金铸锭开坯锻造温度和终锻温度列于下表。
海洋工程用钛及钛合金普通锻造加热温度和终锻温度单位:℃
合金牌号 | (α+β)/β | 铸键 | 变形坏料 | 成品 |
相变温度 | 加热温度 | 终锻温度 | 加热温度 | 终缎温度 | 加热温度 | 终锻温度 |
TAl | 890-920 | 1000~1020 | 750 | 900~950 | 700 | 850~880 | 700 |
TA2 | 890--920 | 1000~1020 | 750 | 900-950 | 700 | 850-880 | 700 |
TA3 | 890--920 | 1000~1020 | 750 | 900~950 | 700 | 850--880 | 700 |
TA4 | 960--980 | 1150 | 850 | 1030--1050 | 800 | 970~1030 | 800 |
TA5 | 980~100 | 1080--1150 | 850 | 1000-1050 | 800 | 970-1030 | 800 |
TA24 | 960~980 | 1080--1150 | 850 | 1000~1050 | 800 | 950~1000 | 800 |
TA22 | 960--980 | 1080--1150 | 850 | 1000-1050 | 800 | 950-1000 | 800 |
TA31 | 980--990 | 1100--1150 | 850 | 960--1100 | 800 | - | - |
2、加热时间
要正确掌握加热时间,避免加热不足造成严重温度差。如果加热时间过短,会使坯材表层和中心温差太大,引起热应力,可能导致坯材产生微裂纹,其至破裂。适宜的加热时间一般可按下式经验公式进行计算:
τ=D/2十(20~40)
式中, τ为总加热时间, min; D为锭坯直径或厚度, mm。
对于断面尺寸大于200mm的坯料,最好采用分段加热,即在800~900℃预热,再在高温下加热。
3、预防加热过程的污染
为了防止污染,最好采用电炉加热。当采用煤气炉加热时,应控制炉中为微氧化气氛,且火焰不能直接喷射到钛材上。
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