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钛合金钛棒钛鍛件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒的熱處理

發布時間: 2019-07-12 12:31:12    浏覽次數:

钛合金钛棒钛鍛件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒的熱處理

航天钛合金工業QJ 1993-1990标準

1主題内喜與适用範國

本标準規定了钛及钛合金熱處理的設備、種類,工藝規範,操作注意事項、質量檢驗等有關要求

本标準适用于GB3620中所規定的钛及似合金零件的熱處理

2、引用标準

GB3620钛及钛合金牌号和化學成分

GB6611钛及钛合金術語

QJ1428熱處理爐溫控制與測量

QJ1573钛合金化學酸洗生産說明書

3分類

钛及钛合金按退火狀态的組織分類(見表1)

4設備

4.1钛及钛合金熱處理宜優先果用真空爐或情性氣氮(氩氣,氮氣),其氣氛據點應低于-20℃也可采用保溫或密封性良好的空氣電阻爐、嚴禁采用還原性氣氛、吸熱性氣氛的爐子。


序号
類别牌号備注
1
α钛合金TA1、TA2、TA3不可熱處理強化
β钛合金TA5、TA6、TA7、TA8


序号
類别牌号備注
2β钛合金TB2可熱處理強化
3
α-β钛合金TC1、TC2近α型合金隻做退火處理
TC3、TC4、TC6、TC7、TC9、TC10可熱處理強化

表1

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4.2爐工作區域的溫度均勻性及測控儀表的精度應達到QJ1428中的類或類以上加熱爐的規定,并應按上述标準的要求,定期進行檢驗

4.3配置尺寸适宜的水槽或油槽,并能附設循環冷卻裝置及溫度指示器

4.4配備适用的吊具、夾具等工藝裝置

5、熱處理種類及目的

钛合金钛棒钛鍛件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒通常采用的熱處理種類有:退火、固溶處理和時效

5.1钛合金棒退火

退火分為:消除應力退火、再結晶退火、階段處理、等溫退火和去氫退火等

5.1.1钛合金棒消除應力退火

可減少或消除冷加工和焊接工藝過程中産生的應力,避免零件由于殘餘應力而引起服役中的變形及開裂。可使零件的尺寸和性能比較穩定

5.1.2钛合金棒再結晶退火

可消除零件變形後産生的加工硬化,穩定組織,降低強度,提高塑性,充分恢複成形能

5.1.3钛合金棒階段處理

可使零件獲得與再結晶退火相同的綜合效果,提高熱強性及組織穩定性,斷裂韌性也得到改善

5.1.4钛合金棒等溫退火

可使零件獲得高塑性、低強度及最大組織穩定性

5.1.5钛合金棒去氫退火

消除氫脆

5.2钛合金棒固溶處理

钛棒固溶處理能得到亞穩定組織,為時效強化創造必要的條件時效使固溶處理後的钛合金得到強化,獲得良好的綜合性能

6、工藝規範

6.1钛合金钛棒钛鍛件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒退火工藝規範

6.1.1钛合金钛棒钛鍛件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒消除應力退火和再結品退火工藝規範見表2

6.1.2钛合金钛棒钛鍛件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒等溫退火和階段處理工藝規範見表3

6.1.3钛合金钛棒钛鍛件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒退火溫度、保溫時間可根據零件原材料狀态、截面尺寸和變形程序選取。為使氧化污染降至最低程度,溫度盡可能低,時間盡可能短。具體規定如下:

    a闆材、半制品的退火溫度宜選用下限,檸材、鍛件的退火溫度宜選用中,上限;

       b.按表2、表3中的公式計算保溫時間時,壁厚大于S0mm的零件應适當減小,附帶工藝裝備的零件應适當增加,

6.1.4a-β钛合金的再結品退火也可采用每小時小于150℃的速度爐冷至530℃,再出爐空冷至室溫

6.1.5去氫退火的溫度與再結品退火相同,保溫時間可根據吸氫程度、零件厚度等在0.5~3h之間選取,其真空度不低于133×10Pa


牌号消除應力退火再結晶退火
溫度℃保溫時間h冷卻介質溫度℃保溫時間min冷卻介質
TA1450~6000.5~5
空冷680~710T=15+AD
空冷
TA2
TA3
TA5500~600
750~850
TA6
TA7530~650
720~850
TA8750~800
TB2500~650

牌号
消除應力退火再結晶退火
溫度℃保溫時間h冷卻介質溫度℃保溫時間min冷卻介質
TC1520~5600.5~5
空冷700~750
T=15+AD空冷
TC2550~580
TC3600~640750~800
TC4500~650700~840
TC6550~650
750~850
TC7800~900
TC9
750~800
TC10540~600710~810

表2


牌号工藝方法退火溫度℃保溫時間min冷卻方式等溫階段溫度℃保溫時間h冷卻方式
TC4

等溫退火

930~950T=15+AD冷卻630~6501~3
空冷
階段退火空冷650~680
TC6

等溫退火

860~880冷卻640~660
階段退火空冷530~550
TC9

等溫退火

940~960
冷卻550~580
階段退火空冷530~550

表3 


  注:1)直接較人等溫爐内或者将退火爐門打開快速冷至等溫溫度;

2)T—保溫時間,min

3)A-保溫附聞系數,lmin/mm

4D-零件最大厚度,mm

6.1.6各種牌号钛及钛合金的相變溫度、再結晶溫度可參考附錄B(參考件)中表B1

6.2固溶處理工藝規範

6.2,1固溶處理工藝規範見表4

6.2.2影響固溶處理質量的主要因素是固溶溫度、保溫時間、轉移時間和冷卻方式,具體規定如下:

aβ相穩定元素含量較少,強度要求高的零件及棒材、鍛件,固溶溫度宜選用上限;β相穩定元素含量較多,塑性要求好的零件及各種闆材,固溶溫度宜選用下限

b.為達到充分固溶又減小氧化污染,保溫時間應盡可能短。棒材、鍛件應選用大的保溫時間系數,闆材及半制品選用小的保溫時間系數;

c,轉移時間盡可能短,一般情況下,厚度小于2mm的薄件不應超過4(TB2合金除外),其它零件不應超過15s;

d.若能達到零件性能要求對于易變形的薄件,a-B钛合金允許油中冷卻,B钛合金允許空氣中冷卻;

e.淬火後水溫應不超過40℃

注淬火見GB6611钛及钛合金術語

6.2.3為減小變形和污染,固溶處理前的零件可在600~650℃進行預熱

6.2.4同一零件的固溶處理次數不得超過二次,重複處理的保溫時間可适當縮短。

6.2.5一般情況下,焊接件不推薦固溶處理

6.3時效工藝規君

6.3.1時效工藝規範見表4

牌号固溶時效時效
溫度C保溫時間min冷卻介質溫度C時間h冷卻介質
TB2750~820T=(5~8)+AD水冷
450~500
8~16空冷
TC3850~8704~6
TC4900~950500~6502~6
TC6840~860500~580
TC9890~920500~6001~6
TC10850~900510~6004~8

表4

注T- 保溫時間,min

  A- 保溫時間系數,2~3min/mm

  D- 零件最大厚度、mm

6.32時效溫度和時間要合理選取,時效溫度取下限時,時效時間則應取中上限;反之亦然。為獲得較高的熱穩定性、熟強性及斷裂韌性時,時效溫度和時間都應取上限

6.3.3淬火和時效的間隔時間不作規定,

63.4時效可與淬火後熱校形一道進行。溫度和時間按時效工藝規範選取

63.5經過固溶時效的零件,為了消除機加應力,可進行補充時效,補充時效的溫度要稍低于原時效溫度,保溫時間為1~4b

7 、 操作注意響項

7.1钛合金钛棒钛鍛件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒待熱處理零件、試樣和工藝裝備的表面不應有危害零件質量的水,油污、鹵素化合物低熔點金屬等任何其它雜物。與零件接觸的工藝裝備表面,還不應有易剝落的氫化皮。

7.2生産所用的爐子以及工藝裝備,使用前應初底清理和烘幹,惰性氣氛爐在升溫前可采取預抽真空和通入隋性氣體,以排淨爐内的有害氣體

7.3進行固溶處理時,除了惰性氣氛爐和真空爐外,其它爐子均應到溫裝爐,裝爐零件的數量和放置,應能保證在最短時間内使零件均勻地達到規定的溫度範圍

7.4尺寸相差懸殡的不同零件應避免同爐處理,以防薄壁零件加熱時間過長

7.5同爐次零件有不同截面厚度時,應按最大截面厚度計算保溫時間

7.6在高溫加熱時,為防止形狀複雜的零件和薄壁零件翹曲交形,應采用必要的工藝裝備

7.7采用真空爐或惰性氣氛爐進行各種退火、時效時,需随爐冷卻到20C以下,方可停機停氣取出零件空冷。

7.8采用空氣電阻爐進行高溫加熱時,零件表面應塗保護塗料

7.9熱處理後受污染的零件,可采用機械加工或化學銳切方法去除基底金屬污染層,具體規定如下

  a依據每道工序所采用的溫度,時間,參照附錄A(參考件)中表A1,确定相應的最小深度基底金屬去除量;

   b.依據多道熱處理工序所采用的量高溫度,累計保溫時間參照附錄A(參考件)中表

   A1确定總的最小深度基底金屬去除量。去除工序可在最後一道熱處理完成後進行,

7.10去除零件表面的氧化皮,可采用噴砂等機械方法或按QJ1573進行化學酸洗

8、質量檢查

8.1钛合金钛棒钛鍛件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒檢查操作者的操作過程和執行工藝規範的正确性

8.2對表面質量要求高的零件,應百分之百地檢查零件表面有無劃傷、碰傷等

8.3對機械性能進行檢驗應符合有關技術文件

8.4按技術文件驗收對吸氣污染有嚴格要求的零件,

9.技術安全

9.1操作者應嚴格守操作規程

9.2按本标準要求結合單位實際情況制汀相應的技術安全措施

附錄

基底金屬污染層去除

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钛及钛合金相變溫度、再結晶溫度

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