CN109865787B - 一种获得均匀网篮组织tc18锻件的锻造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获得均匀网篮组织TC18锻件的锻造方法，将锻制的TC18荒坯先在相变点以下30~50℃预热、然后在相变点以上10~30℃进行保温，随后迅速空冷或水冷至室温，最后将冷却后的荒坯在相变点以下30~50℃进行自由锻或模锻至成品。本发明避免了因局部温升形成粗晶亮带、流线、分层等各种缺陷，大大降低了控制难度，提高了生产过程产品质量稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及锻造技术领域，具体涉及一种获得均匀网篮组织TC18锻件的锻造方法。
背景技术
TC18是我国在前苏联BT22钛合金基础上研制的一种高强高韧近β型钛合金，其名义成分为Ti-5Al-5V-1Cr-1Fe。该合金不仅具有良好的强度、塑性和韧性匹配，同时具有良好的淬透性和可焊接性等优势，被广泛应用于各类飞机起落架、框、梁等承力构件。
目前国内TC18锻件生产的主要方法是准β锻造，即将TC18坯料在α+β两相区制荒后，再在相变点以上5~25℃进行锻造，最后锻件进行双重退火，得到晶界α相半连续、晶粒针片α相相互交织的网篮组织。传统方法中准β锻造过程的控制是决定最终锻件组织、性能均匀性的关键。但传统准β锻造窗口窄，不同变形方式、变形量、变形温度、变形速率等均对最终组织形态有较大影响，锻件组织及性能均匀性难以保证，并且准β锻造过程中，局部变形剧烈区域极易因剧烈变形温升而发生二次再结晶，形成粗晶亮带、流线、分层等各种缺陷，造成产品合格率低。
基于上述诸多问题，因而亟待提出一种新的制备具有优良综合力学性能的方法，以解决传统准β锻造过程控制难、锻造窗口窄等问题，从而满足日益发展的航空航天工业需求。
发明内容
针对上述现有技术中准β锻造过程控制难、锻造窗口窄等问题，本发明的目的是提供一种获得均匀网篮组织TC18钛合金锻件的锻造方法，以提高TC18钛合金锻件组织、性能均匀性和质量稳定性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种获得均匀网篮组织TC18钛合金锻件的锻造方法，其特征在于，将锻制的TC18荒坯先在相变点以下30~50℃预热、然后在相变点以上10~30℃进行保温，随后迅速空冷或水冷至室温，最后将冷却后的荒坯在相变点以下30~50℃进行自由锻或模锻至成品。
具体包括如下步骤：
（1）、在相变点以下30~50℃温度范围内完成TC18荒坯制备；
（2）、采用电炉将经步骤（1）制好的荒坯加热至相变点以下30~50℃进行预热，预热系数采用0.5~0.8，预热时间=坯料最小截面厚度×预热系数，预热结束后随炉升温至相变点以上10~30℃进行保温，保温系数采用0.3~0.5，保温时间=坯料最小截面厚度×保温系数，保温结束后出炉空冷或水冷至室温；
（3）、将经过步骤（2）处理的荒坯再次加热至相变点以下30~50℃进行充分保温，保温系数为0.5~0.8，保温时间=坯料最小截面厚度×保温系数，随后采用自由锻或模锻将荒坯锻至成品，成品锻造总变形量控制在5%~30%之间。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果是：
1、与传统准β锻比较，该方法仅在Tβ+（10~30）℃温度进行加热保温，而不进行锻造，避免了准β锻造过程控制难、锻造窗口窄等问题；
2、再次在Tβ-（30~50）℃温度范围进行小变形锻造，严格控制好变形量，可确保β晶界呈半连续状、β晶粒内部针状α相呈无序状相互交织的网篮组织，同时成品在α+β两相区锻造，局部温升不会造成组织出现明显异常，避免了因局部温升形成粗晶亮带、流线、分层等各种缺陷，大大降低了控制难度，提高了生产过程产品质量稳定性。
附图说明
图1现有技术中TC18的锻造方法获得的成品高倍组织图（其中靠左边的图为边部图、中间的为D/4位置图、右边的为心部图）；
图2为本发明中获得的成品高倍组织图（其中靠左边的图为边部图、中间的为D/4位置图、右边的为心部图）；
图3为现有技术的锻造方法和本发明方法获得的成品性能对比表：其中左上角的为抗拉强度（Rm）和屈服强度对比（Rp0.2），右上角为延伸率（A）和端面收缩率（Z）对比，左下图为冲击韧性（αku）对比，右下角为断裂韧性对比（Kic）。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明技术方案作进一步阐述。
材料：TC18，相变点：878℃，成品锻件尺寸：□180×270×1260mm，1260mm方向为流线方向，主要设备：45MN快锻机，二类工业电炉和三类工业电炉。下面对本发明应用前后生产方案和理化检测结果进行对比：
1、现有技术中的锻造方法（称为方案一）：
（1）在845℃温度范围将原始Φ400×610mm棒材经2~3火拔长整形至□220×330×1060mm，完成TC18荒坯制备，加热设备采用三类工业电炉，锻造设备采用45MN快锻机；
（2）将制好的荒坯加热至845℃预热150min，预热结束后随炉升温至893℃保温90min，保温结束后将荒坯迅速转移至快锻机并锻至□190×280×1450mm，锻后空冷至室温，随后按标准进行双重退火后，机加至□180×270×L mm成品，并从端部取样进行各项理化检测。加热设备采用二类电炉，锻造设备采用45MN快锻机。
2、本发明实施例一的锻造方法（称为方案二）：
（1）在845℃温度范围将原始Φ400×610mm棒材经2~3火拔长整形至□220×330×1060mm，完成TC18荒坯制备，加热设备采用三类电炉，锻造设备采用45MN快锻机；
（2）将制好的荒坯加热至845℃预热150min，预热结束后随炉升温至893℃保温90min，保温结束后出炉空冷，加热设备采用二类电炉；
（3）将荒坯再次加热至845℃进行充分保温180min，随后采用45MN快锻机将荒坯锻至□190×280×1450mm，锻后空冷至室温，随后按标准进行双重退火后，机加至□180×270×L mm成品，并从端部取样进行各项理化检测，加热设备采用三类电炉，锻造设备采用45MN快锻机。
本发明实施后，锻件研制两批次均一次性成功，且因变形均匀，过程控制难度低，提升了工艺稳定性，最终锻件组织均匀性及综合力学性能均优于传统准β锻造。
Claims (1)
1.一种获得均匀网篮组织TC18钛合金锻件的锻造方法，其特征在于，将锻制的TC18荒坯先在相变点以下30~50℃预热、然后在相变点以上10~30℃进行保温，随后迅速空冷或水冷至室温，最后将冷却后的荒坯在相变点以下30~50℃进行自由锻或模锻至成品； 具体包括如下步骤：
（1）、在相变点以下30~50℃温度范围内完成TC18荒坯制备；
（2）、采用电炉将经步骤（1）制好的荒坯加热至相变点以下30~50℃进行预热，预热系数采用0 .5~0 .8，预热时间=坯料最小截面厚度×预热系数，预热结束后随炉升温至相变点以
上10~30℃进行保温，保温系数采用0 .3~0 .5，保温时间=坯料最小截面厚度×保温系数，保温结束后出炉空冷或水冷至室温；
（3）、将经过步骤（2）处理的荒坯再次加热至相变点以下30~50℃进行充分保温，保温系数为0 .5~0 .8，保温时间=坯料最小截面厚度×保温系数，随后采用自由锻或模锻将荒坯锻至成品，成品锻造总变形量控制在5%~30%之间。
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