一种具有高冲击韧性的tc2钛合金小锻件热处理方法
技术领域
1.本发明属于热处理技术领域，涉及一种具有高冲击韧性的tc2钛合金小锻件热处理方法。
背景技术：
2.tc2钛合金是一种具有中等强度和较好塑性的近α型钛合金，它含有4% α稳定元素al和1.5% β稳定元素mn。研究表明，tc2钛合金显微组织中的条状α相含量对tc2钛合金锻件的冲击韧性有较明显的影响，增加条状α含量可提高tc2钛合金锻件的冲击韧性。通常情况下，退火态tc2钛合金小规格棒材（直径≤100mm）的显微组织中条状α含量很低（大多≤10%），采用小规格棒材按常规工艺生产的锻件的显微组织中条状α含量也很低（大多≤10%），进而导致tc2钛合金小锻件的冲击韧性偏低。解决显微组织中片状α含量偏少问题是tc2钛合金小锻件的一大难题。
3.tc2钛合金锻造通常是在相变点下50～30℃加热，即t
β
－（50～30）℃加热。因温度较低，仅有少量的初生α相在加热过程中转变为β相。到达保温时间后，坯料出炉锻造，因坯料规格较小，在坯料与模具接触过程中，坯料迅速降温，少量的转变β相来不及析出更多的条状α相，进而导致锻件的显微组织中条状α相偏少。
4.经过常规锻造的tc2锻件，通常采用普通退火热处理，退火温度一般采用700℃～800℃。因退火温度较低，退火过程中几乎不会产生新的条状α，最终锻件的显微组织中条状α相偏少。
技术实现要素：
5.本发明的目的针对现有技术的不足，提出一种高冲击韧性的tc2钛合金小锻件热处理方法，利用高温加热和加热后空冷获得条状α相含量较高的显微组织，进而获得高冲击韧性。
6.本发明是通过以下技术方案实现的。
7.本发明所述的一种高冲击韧性的tc2钛合金小锻件热处理方法，包括以下步骤。
8.（1）将tc2钛合金小锻件放在电阻炉里进行加热，加热温度设定为在β相变点以下20℃，即t
β
－20℃，炉子到达设定温度后，保温时间t分钟，到达保温时间后，将坯料空冷至室温。
9.所述的保温时间t分钟：t（nim）=η
×
δ
max
，δ
max
毫米为坯料最大截面厚度，η为坯料的加热系数，取值为1.0~1.2，50分钟≤t≤120分钟。
10.（2）将经过步骤（1）处理后的锻件放在电阻炉中加热至740～790℃，保温1～2h，然后空冷至室温。
11.本发明的优点是：1、采用的加热炉最高精度
±
5℃，大多厂可满足条件，实施难度不高；2、锻件可获得条状α相含量≥15%的显微组织，具有较高的冲击性能。
附图说明
12.图1为试验1号锻件的显微组织图片。
13.图2为试验2号锻件的显微组织图片。
具体实施方式
14.本发明将通过以下实施例作进一步说明。
15.实施例1。
16.1、采用tc2钛合金φ80mm规格圆棒材，测定其相变点温度为tβ=976
±
3℃；下φ80
×
50mm规格试料两件，按常规方式锻造：试料先在电阻炉中进行加热，电阻炉精度为
±
10℃；加热温度设定为936℃，炉子到达设定温度后开始计时，保温时间设定为80min；达到保温时间后，坯料出炉锻造，在750kg自由锻锤上将坯料拔长至50
×
50
×
100mm，锻后将空冷至室温，成形后的锻件编号试验1号和试验2号。
17.2、试验1号锻件按普通退火热处理：试料在电阻炉中进行加热，电阻炉精度为
±
10℃；加热温度设定为780℃，炉子到达设定温度后开始计时，保温时间设定为2h；达到保温时间后，坯料出炉，空冷至室温。
18.3、试验2号锻件按本发明热处理。
19.（1）将试料在电阻炉中进行加热，电阻炉精度为
±
5℃；加热温度设定为956℃，炉子到达设定温度后开始计时，保温时间设定为60min；达到保温时间后，坯料出炉，空冷至室温。
20.（2）将试料在电阻炉中进行加热，电阻炉精度为
±
10℃；加热温度设定为780℃，炉子到达设定温度后开始计时，保温时间设定为2h；达到保温时间后，坯料出炉，空冷至室温。
21.4、热处理结束后，对试验1号锻件和试验2号锻件进行理化检测，检测内容：显微组织、纵向室温力学性能，试验1号锻件和试验2号锻件各理化试样均取在相同的位置。
22.表1是试验1号锻件（常规）和试验2号锻件（本发明）的室温力学性能对比情况。
23.试验1号锻件的显微组织如图1所示；试验2号锻件的显微组织如图2所示。
24.实施例2。
25.1、某tc2钛合金小模锻件，工件有效厚度为20mm。
26.2、第1、2、3炉次按普通退火热处理：试料在电阻炉中进行加热，电阻炉精度为
±
10℃；加热温度设定为780℃，炉子到达设定温度后开始计时，保温时间设定为2h；达到保温时间后，坯料出炉，空冷至室温。
27.3、第4、5、6炉次按本发明热处理。
28.（1）将试料在电阻炉中进行加热，电阻炉精度为
±
5℃；加热温度设定为956℃，炉子到达设定温度后开始计时，保温时间设定为50min；达到保温时间后，坯料出炉，空冷至室
温。
29.（2）将试料在电阻炉中进行加热，电阻炉精度为
±
10℃；加热温度设定为780℃，炉子到达设定温度后开始计时，保温时间设定为2h；达到保温时间后，坯料出炉，空冷至室温。
30.4、热处理结束后，对试验1号锻件和试验2号锻件进行理化检测，检测内容：显微组织、纵向室温力学性能，试验1号锻件和试验2号锻件各理化试样均取在相同的位置。
31.表2是第1、2、3炉次（常规）和第4、5、6炉次（本发明）锻件的室温力学性能对比情况。
技术特征：
1.一种高冲击韧性的tc2钛合金小锻件热处理方法，其特征是包括以下步骤：（1）将tc2钛合金小锻件放在电阻炉里进行加热，加热温度设定为在β相变点以下20℃，炉子到达设定温度后，保温时间t分钟，到达保温时间后坯料空冷至室温；所述的保温时间t分钟，按下式计算：t=η
×
δ
max
，δ
max
毫米为坯料最大截面厚度，η为坯料的加热系数，取值为1.0~1.2，50分钟≤t≤120分钟；（2）将经过步骤（1）处理后的锻件放在电阻炉中加热至740～790℃，保温1～2h，然后空冷至室温。
技术总结
一种高冲击韧性的TC2钛合金小锻件热处理方法，包括以下步骤：（1）将TC2钛合金小锻件放在电阻炉里进行加热，加热温度设定为在β相变点以下20℃，炉子到达设定温度后，保温时间t分钟，到达保温时间后坯料空冷至室温；所述的保温时间t分钟，按下式计算：t=η
技术研发人员：车安达 张元东 刘秀良 杨宏伟 舒勇 马思琴 施文鹏
受保护的技术使用者：江西景航航空锻铸有限公司
技术研发日：2022.03.14
技术公布日：2022/6/4
再多了解一些
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