ＴＣ４钛合金锻环加工工艺制造技术

一种ＴＣ４钛合金锻环加工工艺，按照如下步骤实施：（１）将钛铸锭放入天然气加热炉内，升温至１１５０℃～１２００℃加热，保温１８０分钟以上，确保整个钛铸锭内外温度一致、均匀；（２）利用油压机将钛铸锭经过７０～８０％的变形率，直接开成方坯；（３）将方坯用带锯锯成小块坯料；（４）将小块坯料经电阻加热炉三次加热改锻后锻成圆饼；（５）用冲子在圆饼中心冲孔；（６）将空心坯料加热至９５０℃保温１２０分钟以上后用马杠扩孔；（７）采用α＋β／β相变点温度９８５℃以下１２０～２００℃的温度下做完全退火，在电阻加热炉内，低于５００℃装炉，７８５℃保温９０分钟，空冷。本发明专利技术通过合理的锻造工艺将钛铸锭改锻成合格的锻环。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料加工
，特别是稀贵金属制品的加工工艺。
技术介绍
随着钛合金使用的越来越多，许多产品上的很多重要部件逐渐被钛合金替代，最 常用的是TC4 (T1-6A1-4V)，这是产品提高性能，升级换代，赶超世界先进的需要。目前的钛 环锻造工艺，基本都保证不了使用的需要一方面是加热设备及温度无法保证，另一方面是 工艺流程制订的不是很合理，虽然锻造的环坯尺寸和表面可以达到要求，但力学性能和组 织与标准要求相差悬殊。特别是组织，基本上连原始β晶界都没有完全破碎，好一点的也 是魏氏组织或网栏组织，离要求的α+β两项等轴组织相差甚远，根本不能使用。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题提供一种TC4钛合金锻环加工工艺，通过合理的锻造工 艺将钛铸锭改锻成合格的锻环。本专利技术采用的技术方案TC4钛合金锻环加工工艺，按照如下步骤实施(1)、将钛铸锭放入天然气加热炉内，升温至1150°C 1200°C加热，保温180分钟 以上，确保整个钛铸锭内外温度一致、均勻；(2)、利用油压机将钛铸锭经过70 80%的变形率，直接开成方坯；(3)、将方坯用带锯锯成小块坯料；(4)、将小块坯料经电阻加热炉三次加热改锻后锻成圆饼；(5)、用冲子在圆饼中心冲孔，再将内孔上的裂纹及缺陷修磨干净；(6)、将空心坯料加热至950°C保温120分钟以上后用马杠扩孔，扩孔时，如一次锻 不到要求的尺寸时，必须及时回火，回火的次数要求尽量少且每次回火后锻造的变形量必 须大于10%以上；(7)、采用α+β/β相变点温度985°C以下120 200°C的温度下做完全退火工 艺，在电阻加热炉内，低于500°C装炉，785°C保温90分钟，空冷。上述步骤(4)是这样完成的①在α + β / β相变点温度985°C以上50 100°C，用自由空气锤将坯料进行一次 改锻；将坯料放入电阻加热炉内加热至1050°C并将坯料拔长，变形量达到75%，并将拨长 后的坯料用带锯中分；②将坯料转入α + β / β相变点温度985°C以下锻造a、采用电阻加热炉，电阻加热炉在温度控制方面的精度在士5°C，加热温度970°C 保温120分钟以上，做三礅三拔，每一次的礅粗比在1. 5 2之间，总的变形比达到6 7 ；b、再次将坯料加热至960°C保温120分钟以上，再做三礅三拔；C、将坯料局部打磨抛光，用氰氟酸腐蚀后再用清水冲净，观察低倍组织，应满足A3 以内；如果达不到此要求就需要在同样工艺下再改锻一次或几次，直到将低倍组织满足要③、再一次将坯料加热至950°C保温120分钟以上，做一礅一拔后再礅粗锻成圆饼。上述TC4钛合金锻环加工工艺，所述油压机为1500吨油压机，自由空气锤为1吨 自由空气锤，电阻加热炉为110KW电阻加热炉。本专利技术与现有技术相比的优点1、完全能够按照标准要求生产出满足使用条件需要的钛合金环坯，为产品的深加 工及使用要求提供了保证；2、工艺简单易行，易操作；3、组织基本保证在A4级以内；4、力学性能实测数据优良。具体实施例方式根据实际情况的需要，我们需要将TC4材料的性能在基本要求的基础上，力求通 过合金中其它成分的调整，能够最大的提升材料的力学性能，使材料在使用中能够最大程 度的达到或超过使用要求，既使抗拉强度提高的同时，塑性还不降低。这就需要从材料的化 学成分配比方面找到一个最佳范围。我们通过以下几种成分配比对材料性能影响的比较， 找到最合适的氧和铁元素含量的范围。取用相同加工工艺条件下的不同成分的Φ50 4棒材纵向试样做检测。 从以上数据的对比中可以看出，铁和氧元素的增加均提高了合金的抗拉强度，同 时代表塑性的延伸率和断面收缩率不断降低。而铁和氧元素都比较高时，合金的抗拉强度 虽然有所增加，但塑性却明显降低。因此我们根据使用需要，采用在一级海绵钛中提高氧的 含量而不增加铁的含量(既第三种配比)。这样既可满足强度的提高，同时又能保证材料塑 性的需要。下面描述本专利技术的一种实施实例。锻造成品规格为Φ252X Φ 185X80，单重为8. 2Kg，金相组织达到Α6级以内；使用 的设备有1500吨油压机，1吨自由空气锤，天然气加热炉，IlOKff电阻加热炉；使用的钛铸 锭单重1500Kg，直径Φ540πιπι。为保证合金元素分布更加均勻，减少偏析的出现，该钛铸锭 经过天然气加热炉三次熔炼，该批TC4钛铸锭的α+β/β相变点温度经测量为985°C。TC4钛合金锻环加工工艺，按照如下步骤实施(1)、将钛铸锭放入天然气加热炉内，升温至1150°C 120(TC加热，保温180分钟以上，确保整个钛铸锭内外温度一致、均勻。这一温度下钛铸锭变形抗力低，塑性高，适合钛 铸锭采用大的变形量的开坯要求，提高锻透性，充分的破碎铸态组织；(2)、利用1500吨油压机将Φ540πιπι钛铸锭经过70 80%的变形率，直接开成 240mm方坯。1500吨油压机具有良好的锻透性，生产效率高，是锻造钛铸锭的优异的开坯设 备，这时的粗大钛铸锭组织已经被初步破碎，且外侧和中心部位的组织基本一致。(3)、将方坯用带锯锯成30Kg单重的小块坯料，以便在1吨自由空气锤上进行改锻 时能充分的做到良好变形和锻透度。(4)、将小块坯料经电阻加热炉三次加热改锻后锻成圆饼。①在α + β / β相变点温度985°C以上50 100°C，用1吨自由空气锤将坯料进行 一次改锻；将改锻后的坯料放入电阻加热炉内加热至1050°C并将坯料拔长到120mm，变形 量达到75%，并将拨长后的坯料用带锯中分。目的是使β相晶粒再次得到充分的破碎，同 时使α相在β相晶界间生成晶核。②将坯料转入α + β / β相变点温度985°C以下锻造a、采用电阻加热炉，电阻加热炉在温度控制方面的精度在士5°C，加热温度970°C 保温120分钟以上，做三礅三拔，每一次的礅粗比在1. 5 2之间，总的变形比达到6 7， 以保证材料的晶粒进一步细小均勻。目的是为了使原始β晶界能够得到充分的转变，同时 能够使α相在β晶界上继续成核，得到性能优异的α+β两项区加工的双态组织，此时对 加工过程中的变形温度、变形程度和变形速度的要求非常高，这三种因素是互相影响互相 制约的，在实际的生产加工过程中要求掌握合适。b、再次将坯料加热至960°C保温120分钟以上，再做三礅三拔。目的是进一步细化 均勻晶粒组织。C、将坯料局部打磨抛光，用氰氟酸腐蚀后再用清水冲净，观察低倍组织，应满足A3 以内；如果达不到此要求就需要在同样工艺下再改锻一次或几次，直到将低倍组织满足要 求为止；③、再一次将坯料加热至950°C保温120分钟以上，做一礅一拔后再礅粗锻成厚度 为IOOmm的圆饼。(5)、用冲子在圆饼中心冲一个直径为Φ IOOmm的孔，再将内孔上的裂纹及缺陷修磨干净。(6)、将空心坯料加热至950°C保温120分钟以上后用马杠扩孔，扩孔时，如一次锻 不到要求的尺寸时，必须及时回火，回火的次数要求尽量少且每次回火后锻造的变形量必 须大于10%以上；扩孔时要求速度要快，因为空心坯料在出炉后的散热非常快，低于终锻 温度后，材料的抗力巨增，很难锻造变形，如果继续强制锻造将使材料的内部出现裂纹或其 它缺陷，致使材料在超声波探伤时超标报废。同时扩孔时，如一次锻不到本文档来自技高网...

【技术保护点】
ＴＣ４钛合金锻环加工工艺，其特征是按照如下步骤实施：（１）、将钛铸锭放入天然气加热炉内，升温至１１５０℃～１２００℃加热，保温１８０分钟以上，确保整个钛铸锭内外温度一致、均匀；（２）、利用油压机将钛铸锭经过７０～８０％的变形率，直接开成方坯；（３）、将方坯用带锯锯成小块坯料；（４）、将小块坯料经电阻加热炉三次加热改锻后锻成圆饼；（５）、用冲子在圆饼中心冲孔，再将内孔上的裂纹及缺陷修磨干净；（６）、将空心坯料加热至９５０℃保温１２０分钟以上后用马杠扩孔，扩孔时，如一次锻不到要求的尺寸时，必须及时回火，回火的次数要求尽量少且每次回火后锻造的变形量必须大于１０％以上；（７）、采用α＋β／β相变点温度９８５℃以下１２０～２００℃的温度下做完全退火工艺，在电阻加热炉内，低于５００℃装炉，７８５℃保温９０分钟，空冷。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王学璐，刘永开，
申请(专利权)人：宝鸡市金盛伟业稀有金属有限公司，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]