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热处理中的淬火对钛合金的影响

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2016-9-20 12:53:16
钛合金热处理中的淬火、时效工艺介绍如下:1.淬火。淬火是时效处理前的预备工序,其目的是通过淬火获得某种不稳定组织,这种不稳定组织在随后时效过程中发生分解或析出,形成沉淀硬化,以提高合金的强度。   钛合金淬火应分为无相变淬火和相变淬火两种类型。无相变淬火过程实质是把金属在较高温度下固有的状态保持到低温,并由此形成过饱和固溶体。钛合金的无相变淬火既可由β区进行(β合金),也可由(α+β)区进行。   钛合金的相变淬火或马氏体淬火同样可由β区或(α+β)区进行,主要特点是可使钛合金发生马氏体转变并形成α′和α″。淬火后的室温组织形态主要取决淬火加热温度和冷却温度。(α+β)合金在(α+β)区上部加热淬火时,得到了马氏体相,而从(α+β)区下部淬火则得到不稳定β相。对于β型合金情况稍有不同,为了经过淬火处理后获得单一介稳β相组织,以改善合金的工艺塑性,合金的加热温度高于临界点TB。另外,为保证时效后达到更高的强度也需采用高温淬火。再考虑到β型合金合金化程度高,临界点低(如TB1及TB2合金的TB=750℃,而(α+β)型的TC4钛合金TB则高达980~1000℃),因此,在稍高于临界点的β区加热后并不致于导致严重的脆性。鉴于上述原因,国产β型合金TB1及TB2均在高于TB温度下淬火处理。(α+β)型合金淬透性差,如TC4为25mm,TC6为40mm,故只适合小尺寸零件。β型合金TB1及TB2的淬透性较高,可达150~200mm,一般尺寸的零件在空冷的条件也可获得单相β组织。 2.时效。对于(α+β)型及近β型钛合金,其平衡条件下的组织为α+β。不同的合金其差异仅在于α和β两相所占的比例,而这个比例是随时效加热温度不同和加热保温时间长短有所变化。例如经热处理强化的BT3-1合金中β相的含量为19%,经过长时(15000h以上)加热后,β相的含量为8%。淬火形成的介稳定相,无论是马氏体α′,α″或ω相及介稳β相,在时效过程中均发生分解或析出,最终产物皆为(α+β)相,只不过是转变机制和程度不同而已。 
 
在600度左右进行热处理并迅速淬火来增加TiAl3合金的强度,强化的主要机制是时效増强。时效增强的特点是淬火温度越高,増强的效果就越好,但由于此合金的复合材料包含碳纤维,当温度超过某个临界温度(约700C)时,就会在介面形成金属碳化物,这使得碳纤维的增强效果大大减弱,所以最佳的淬火温度应在600度左右,且淬火的时间不宜太长或太短。太短组分不够均匀,空穴浓度不够高,硬化微区的浓度不够高。太长也会在介面形成金属碳化物,所以最佳的淬火时间应该是2小时左右。为了使(α+β)钛合金在淬火、时效后具有满意的综合性能(在强度与塑性两方面),合金在强化处理前,最好具有等轴的或网篮状的组织。1~6级原始显微组织能够保证得到满意的性能,7~9级原始针状组织,存在初生β相界,强化热处理后会降低塑性。所以(α+β)型合金淬火加热温度不应超过同构异素转变点TB。淬火前的加热时间因锻件的截面厚度而异,一般为10~60min。
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