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組織性能工藝設計

時間:2022-09-05   訪問量:1225

鍛件生產一方面是得到符合鍛件圖的尺寸和表面質量;另一方面是達到鍛件技術條件規定的力學性能、超聲波性能、金相低倍和高倍組織。因此,鍛造的工藝設計需要保證鍛件組織性能合格。
一、原材料的組織性能要求
鈦合金模鍛件要求組織均勻細小,超聲波達到AA級。雖然等溫鍛造一次可以大變形,但是終鍛的變形量不可能太大,所以用的坯料應該是兩相區下部鍛造的。超聲波探傷達到A級,可以直接鍛成鍛件。倘若在B級,坯料組織均勻性較差,必須經過兩相區足夠的大變形,達到A級才可以用來鍛模鍛件。
坯料的組織準備應該在鍛制荒坯和預鍛件的階段完成。如果鍛制荒坯和預鍛件的階段沒有足夠的變形量以改善坯料的組織,那就必須在制荒坯前,兩相區反復鐓拔,充分變形,達到A級才可以使用。
1~2t鍛件用的大坯料,組織要控制到細小均勻是非常困難的,這是大型鍛件生產的技術關鍵。
二、 預鍛和終鍛件質量控制的鍛壓工藝參數設計
1 等溫鍛造的溫度設計
對于要求是兩相區鍛造的鍛件,預鍛主要是采用兩相區下部大變形,得到細小均勻的兩相等軸組織。終鍛時,對于要求高的高周疲勞性能的鍛件,如葉片,鍛造溫度在相變點以下30~50℃;要求高的斷裂韌度的鍛件,鍛造溫度在相變點以下7~10℃.
對于要求是β鍛造組織的鍛件,預鍛采用兩相區下部大變形,得到細小均勻的兩相等軸組織。終鍛時,在相變點以上15~30℃加熱,獲得合適的晶粒尺寸,大變形終鍛,還要根據不同材料確定鍛后的冷卻速度,獲得合格的組織和性能。
對于要求是β熱處理組織的鍛件,終鍛需要控制材料的晶粒尺寸,為β熱處理做好組織準備。
2 等溫鍛造的速度控制
等溫鍛造速度和壓力是同時設定的。起始用快速鍛壓,壓力不是很大。隨著變形量的增加,變形壓力逐漸提高。到了設定的鍛造壓力時,由于壓力的限制,壓機的壓下速度自然下降,逐漸進入了超塑性變形狀態。起始用5~10mm/s快速鍛壓,可以細化晶粒,對鍛件質量是有益的。但是,過分快的鍛造速度會造成變形熱來不及傳導出去而形成局部高溫,形成不允許的組織。
鍛造壓力設定得高,超塑性變形階段短,晶粒比較細小,再結晶不充分,存在部分內應力,表現出鍛件的強度較高,機械加工時變形較大。鍛造壓力設定得高,模具承受的力大,不能超過模具材料允許的極限,否則模具的壽命會降低。
壓力設定得低,超塑性變形階段長,再結晶充分,晶粒比較大,內應力小,沒有各向異性,表現出鍛件的強度較低,機械加工時變形很小。
形狀不復雜、沒有很薄的輻板和壁的鍛件,其鍛造力設定為80~100MPa.
形狀復雜、有很薄的輻板和壁的鍛件,其鍛造力設定為120~150MPa.
3變形量控制
等溫鍛造時鍛件具有極好的塑性,可以一次變形很大,這有利于細化晶粒,改善鍛件性能,也可以縮短鍛造工序,降低工繳費,所以工藝設計時,應盡量加大每火次的變形量。
對某些β鍛造的鍛件,在β鍛造后還要在兩相區變形,這時的變形量必須控制在規定的范圍內,以獲得合適的組織。
三、 鍛件熱處理
不同鈦合金鍛件的熱處理制度見表9-17.為了防止鍛件表面氧化,熱處理前在鍛件表面還要涂上防氧化涂料。


表9-17 不同鈦合金鍛件的熱處理制度

牌號

熱處理制度

TC4

750-850保溫1-1.5h,空冷

TC6

(870±10)保溫1h,隨爐冷,或轉入(650±10)℃爐中保溫2h后空冷

TC11

950(允許在β轉變溫度以下30-50范圍內調整)保溫1.5-2h,空冷+530保溫6h,空冷

TC17

固溶處理,(800±10)保溫4h,水冷+時效處理,(630±10)保溫8h,空冷

TC18

820-850保溫1-3h,爐冷至740-760保溫1-3h,空冷+500-650保溫2-6h,空冷

TA15

850保溫1.5h,空冷

TA19

(960±14)保溫1h,空冷+(590±14)保溫8h,空冷

TB6

760保溫2h,空冷+510保溫8h,空冷

四、熱處理加矯形
需要高溫熱處理的材料,如TC11、TA19,在高溫熱處理時容易變形,可以在高溫加熱后,放入相同溫度的模具中矯形,再進行低溫熱處理,也可以在高溫熱處理溫度進行最后一火次鍛造,加熱時間加上鍛壓時間就是熱處理的加熱時間,鍛造后不再進行高溫熱處理,只進行低溫熱處理。
五、鍛件后處理
一般來講,鍛件表面的涂料如果沒有大面積的脫落,熱處理后氧化層是很薄的。等溫鍛件表面帶有玻璃涂料,需要清除,采用噴砂方法可以去除薄的氧化層和玻璃涂料,不再需要酸洗。局部細小的凹坑、毛刺缺陷可打磨清除。

 

億沐鑫新材料公司產品分類:鈦棒鈦管鈦板鈦陽極鈦箔鈦帶鈦法蘭鈦絲鈦靶材鈦設備鈦餅鈦環鈦標準件鈦加工件

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