[发明专利]TC4钛合金锻环加工工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，特别是稀贵金属制品的加工工艺。

背景技术

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(Ti-6Al-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。

发明内容

本发明解决的技术问题：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。

本发明采用的技术方案：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℃～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。

上述步骤(4)是这样完成的：

①在α+β/β相变点温度985℃以上50～100℃，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℃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℃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±5℃，加热温度970℃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℃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求为止；

③、再一次将坯料加热至950℃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。

本发明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Φ50TC4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。

下面描述本发明的一种实施实例。