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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