一种Ti-6Al-4V合金锻件的热处理方法技术

本发明专利技术属于金属热处理技术领域，公开了一种Ti

【技术实现步骤摘要】
一种Ti
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6Al
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4V合金锻件的热处理方法


[0001]本专利技术属于金属热处理
，特别涉及一种Ti
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6Al
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4V合金锻件的热处理方法。

技术介绍

[0002]Ti
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6Al
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4V合金是一种中等强度α+β型两相钛合金，在经过β热处理后，可以获得较高的断裂韧性，在航空和航天工业中广泛的应用。
[0003]Ti
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6Al
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4V合金锻件抗拉强度要求≥900MPa，屈服强度要求≥830MPa，延伸率要求≥6％，面缩要求≥10％，断裂韧性要求≥90MPa
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，由于锻件尺寸及锻造过程影响，在工厂生产中经常出现锻件强度不符合规范要求，合格率低，且目前没有相关热处理返工的研究，所以需要提供一种新的Ti
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6Al
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4V合金锻件的热处理方法，以即能满足强度要求，又能满足塑性、断裂韧性指标合格。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：提供一种Ti
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6Al
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4V合金锻件的热处理方法，提高锻件强度。
[0005]技术方案：
[0006]一种Ti
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6Al
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4V合金锻件的热处理方法，所述方法包括：
[0007]第一步：β退火；将锻态Ti
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6Al
‑<br/>4V合金加热至β相变点以下30～40℃，保温30～120min，再用30～45分钟升温至β相变点以上30℃，保温30～60min，出炉后将锻件进行空冷或风冷至室温；
[0008]第二步：去应力退火；将步骤一中冷却至室温的Ti
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6Al
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4V合金锻件加热至730℃，保温4～6h，空冷至室温；
[0009]第三步：β退火；步骤二中去应力后的Ti
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6Al
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4V合金锻件加热至β相变点以下30～40℃，保温30～120min，再用30～45分钟升温至第一预设温度，保温30～60min，出炉后将锻件进行空冷或风冷至室温，所述第一预设温度依据锻件强度决定，锻件强度越高，第一预设温度越低；
[0010]第四步：去应力退火；将步骤三中冷却至室温的Ti
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6Al
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4V合金锻件加热至第二预设温度，保温4～6h，空冷至室温，所述第二预设温度依据锻件强度决定，锻件强度越高，预设温度越低。
[0011]进一步地，第一步和第三步中，β退火锻件入炉温度不高于750℃；第二步中，去应力退火锻件入炉温度不高于650℃。
[0012]进一步地，第三步中，第一预设温度为：β相变点以上10～25℃。
[0013]进一步地，在第二步之后，若锻件强度比规范低20MPa以上，则第三步β退火冷却采用风冷；
[0014]在第二步之后，若锻件强度比规范低20MPa以内，则第三步β退火冷却采用空冷。
[0015]进一步地，第二预设温度为700℃。
[0016]进一步地，第三步β退火冷却采用风冷时，吹风时间不少于10min。
[0017]进一步地，第一步至第四步中，锻件在β退火和去应力退火时装炉间距不小于50mm；锻件在β退火和去应力退火后出炉冷却间距不小于200mm。
[0018]进一步地，β退火后锻件出炉冷却时锻件转移时间不超过120s。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020](1)采用本专利技术要求Ti
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6Al
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4V合金锻件β退火入炉温度不高于750℃，去应力退火如炉温度不超过650℃，减小锻件因加热过程产生的内应力，保证锻件组织均匀，外形平整。
[0021](2)第三步Ti
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6Al
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4V合金二次β退火温度选择在β相变点以上10～25℃，进行β退火的目的在于获得高损伤容限，然而，钛合金在β区加热时，由于没有第二项颗粒的钉扎作用，β晶粒极易长大，严重降低合金的塑性，即产生“β脆性”，因此二次β退火温度选择在β相变点以上10～25℃，防止锻件晶粒长大，在不降低塑性的前提下，提高锻件强度。而针对不同强度差异的锻件采用不同的冷却方式，这是由于在冷却过程中，当温度由β相区冷却至(α+β)相区某一温度时，出现β
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α转变，由于晶界具有较高能量，α晶核优先在晶界处形成，由晶界向晶内沿一定方向生长，不同方向的α片不断纵向生长，直到与其他的α片相遇，即形成不同的α集束。冷速越大，形核位置越多，α片层越细，α片层生长方向也越复杂，不同方向的α片层形成的集束尺寸也越小，锻件强度也越高。最终获得强度塑性都满足规范要求的锻件。
[0022](3)第四步去应力退火目的在于稳定组织性能消除应力，对原有片层组织类型影响不大，但对α片层厚度有一定影响，随着去应力退火温度的提高，不仅亚稳β相进一步分解长大充分，且原α片层厚度，集束尺寸都将增加。亚稳β相在原有的片层组织中再次析出α相，与原α片层聚集或形成不同位向，增加α片层厚度，或形成新的α片层集束。有利于提高塑性和断裂韧性。
[0023]综上所述，本专利技术通过考虑二次β退火热处理制度对锻件组织状态和性能的影响，较详细的描述了Ti
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4V合金锻件二次β退火热处理工艺参数，能够通过控制锻件组织转变获得适当的α集束尺寸以及锻件晶粒尺寸，最终保证锻件能满足规范要求的所有性能参数。工艺稳定，操作方便，适用于工业化生产。
附图说明
[0024]图1为首次β退火热处理Ti
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4V合金锻件的显微组织示意图；
[0025]图2为二次β退火热处理Ti
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4V合金锻件的显微组织示意图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术的方法通过参照Ti
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4V合金在热处理过程的组织演变规律，充分考虑二次β退火热处理对锻件组织的影响规律，调整原始β晶粒尺寸及次生α相片层集束，从而达到提高锻件强度、冲击韧性性能，工艺简单稳定，操作方便，适用于工业化生产。
[0028]本专利技术提供的Ti
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4V合金锻件的热处理方法，包括：
[0029]步骤一：β退火
[0030]将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ti
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4V合金锻件的热处理方法，其特征在于，所述方法包括：第一步：β退火；将锻态Ti
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4V合金加热至β相变点以下30～40℃，保温30～120min，再用30～45分钟升温至β相变点以上30℃，保温30～60min，出炉后将锻件进行空冷或风冷至室温；第二步：去应力退火；将步骤一中冷却至室温的Ti
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4V合金锻件加热至730℃，保温4～6h，空冷至室温；第三步：β退火；步骤二中去应力后的Ti
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6Al
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4V合金锻件加热至β相变点以下30～40℃，保温30～120min，再用30～45分钟升温至第一预设温度，保温30～60min，出炉后将锻件进行空冷或风冷至室温，所述第一预设温度依据锻件强度决定，锻件强度越高，第一预设温度越低；第四步：去应力退火；将步骤三中冷却至室温的Ti
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4V合金锻件加热至第二预设温度，保温4～6h，空冷至室温，所述第二预设温度依据锻件强度决定，锻件强度越高，预设温度越低。2.根据权利要求1所述的Ti
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4V合金锻件的热处理方法，其特征在于，第一步和第三步中，β退火锻件入炉温度不高于750℃；第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：马斌，肖挺，宣航，
申请(专利权)人：陕西宏远航空锻造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：