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高精度TC4鈦合金環(huán)

材質(zhì):TC4, GR5

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn): AMS4928、GB/T2965、ASTM-B348、ASTM-B381、GB/T16598

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發(fā)布日期: 2023-02-27 21:02:35

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詳細(xì)描述 / Detailed description

TC4鈦合金屬α+β型鈦合金,它的組成為Ti-6AL-4V,退火組織為α+β相,它含有6%的α穩(wěn)定元素鋁,通過固溶強(qiáng)化使α相的強(qiáng)度得到提高,釩穩(wěn)定β相的能力較小,因此退火組織中β相的數(shù)量較少,大約占7—10%。

TC4鈦合金在不同的熱處理和熱加工條件下,其基本相α、β的比例、性質(zhì)和形態(tài)是很不相同的。TC4鈦合金的α+β轉(zhuǎn)變溫度在1000℃左右,若將TC4加熱到950℃,空冷后所得組織為初生α+β轉(zhuǎn)變組織,如果加熱到1100℃、空冷,則得到粗大的完全轉(zhuǎn)變的β相組織,稱為魏氏組織。如果加熱和變形聯(lián)合作用,對(duì)TC4合金的組織和性能的影響更為顯著,如果將TC4合金加熱到α+β轉(zhuǎn)變溫度以上,但變形較小,所得的組織的特征是原始的β晶界完整,晶粒比較粗大,晶內(nèi)的片狀(或針狀)α相按一定位相排列,即形成魏氏組織。相應(yīng)于這類組織的性能特點(diǎn)是:塑性、沖擊韌性較低,但抗蠕變能力較好。如果開始變形溫度在β轉(zhuǎn)變以上,但變形程度足夠太,則得到的魏氏組織的特征是:α相勾劃出的β晶界不同程度被粉碎,因而不完整、不清晰,條狀α相不同程度被扭曲,這種組織被稱為網(wǎng)籃狀組織。相應(yīng)于這類組織的性能特點(diǎn)是塑性、沖擊韌性較魏氏組織較好.接近或相當(dāng)于等軸細(xì)晶組織,高溫持久和蠕變性能也較好。如果加熱溫度低于β轉(zhuǎn)變溫度,而且變形程度足夠,所得組織特征是在等軸組織α相的基體上分布有一定數(shù)量的小島狀的β相或β轉(zhuǎn)變組織。即得到所謂等軸組織。這種組織的性能特點(diǎn)是綜合性能較好,特別是塑性和沖擊韌性較高。如果在α+β相區(qū)高溫部分變形后又經(jīng)高溫退火(退火溫度接近β轉(zhuǎn)變溫度),就得到混合型組織,即在β轉(zhuǎn)變組織基體上分布一定數(shù)量的等軸α相(或初生α相),這類組織的性能是綜合性能好。

從以上對(duì)金相組織的分析可以看出,若TC4性能下降,可能由鍛造過程中兩個(gè)環(huán)節(jié)引起:

①加熱溫度過高,達(dá)到或超過β轉(zhuǎn)變溫度;

②鍛件變形程度不夠大。

從鍛造工藝上分析

TC4鈦環(huán)如果始鍛溫度超過合金的β轉(zhuǎn)變溫度,由于β晶粒劇烈長(zhǎng)大,鍛后形成魏氏組織。在機(jī)械性能上的反映是,鍛件的室溫塑性很低,不合技術(shù)要求,鍛造溫度對(duì)α+β鈦合金的β晶粒尺寸與室溫性能的影響是隨著溫度的提高(β相轉(zhuǎn)變以上)β晶粒變大,而延伸率和斷面收縮率變小。這種由于鍛造溫度超過合金的β轉(zhuǎn)變溫度,而使鍛件晶粒長(zhǎng)大,塑性下降的現(xiàn)象,稱為β脆性。因此,對(duì)于α+β鈦合金,為了避免β脆性,同時(shí)使鍛件具有良好的綜合性能,應(yīng)在其B轉(zhuǎn)變溫度以下鍛造。鈦合金的β轉(zhuǎn)變溫度不僅與合金的成份有關(guān),而且即使同一牌號(hào)的合金其α+β轉(zhuǎn)變溫度也可能隨爐而異。

鈦合金變形抗力比較高,而其導(dǎo)熱性又比較差(鈦合金的導(dǎo)熱性為鋼的1/5,鋁合金導(dǎo)熱性的1/15)。因此,在合金劇烈流動(dòng)和過重錘擊下,由于變形效應(yīng)可能使鍛件個(gè)別部位的溫度顯著上升,若此溫度超過β轉(zhuǎn)變溫度,則會(huì)引起不希望的后果。

變形程度對(duì)鈦合金的性能也有影響,變形程度過大、過小都會(huì)引起晶粒粗大,造成性能下降。因此,鈦合金鍛造時(shí),每一火的變形程度應(yīng)大于15~20%,小于85%。

由以上分析.可以初步確定出可能引起TC4鈦合金性能不合格的幾個(gè)因素:

①鍛坯加熱時(shí)溫度過高、超過了該批鍛件的β轉(zhuǎn)變點(diǎn);

②成份偏差,致使該批鈦棒的β轉(zhuǎn)變點(diǎn)降低,使得鍛坯在正常溫度下加熱就超過了β轉(zhuǎn)變點(diǎn):

③鍛造時(shí)單次錘擊過重,致使單次變形程度過大,從而引起局部過熱和聚集再結(jié)晶.使TC4鈦合金性能下降:

④鍛后熱處理溫度過高,使TC4鈦鍛件溫度接近和超過了β轉(zhuǎn)變點(diǎn)。使熱處理后的鍛件組織呈魏氏組織,從而降低了鍛件性能。

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