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熱處理中的淬火對鈦合金的影響

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2016-9-20 12:53:16
鈦合金熱處理中的淬火、時效工藝介紹如下:1.淬火。淬火是時效處理前的預備工序,其目的是通過淬火獲得某種不穩定組織,這種不穩定組織在隨后時效過程中發生分解或析出,形成沉淀硬化,以提高合金的強度。   鈦合金淬火應分為無相變淬火和相變淬火兩種類型。無相變淬火過程實質是把金屬在較高溫度下固有的狀態保持到低溫,并由此形成過飽和固溶體。鈦合金的無相變淬火既可由β區進行(β合金),也可由(α+β)區進行。   鈦合金的相變淬火或馬氏體淬火同樣可由β區或(α+β)區進行,主要特點是可使鈦合金發生馬氏體轉變并形成α′和α″。淬火后的室溫組織形態主要取決淬火加熱溫度和冷卻溫度。(α+β)合金在(α+β)區上部加熱淬火時,得到了馬氏體相,而從(α+β)區下部淬火則得到不穩定β相。對于β型合金情況稍有不同,為了經過淬火處理后獲得單一介穩β相組織,以改善合金的工藝塑性,合金的加熱溫度高于臨界點TB。另外,為保證時效后達到更高的強度也需采用高溫淬火。再考慮到β型合金合金化程度高,臨界點低(如TB1及TB2合金的TB=750℃,而(α+β)型的TC4鈦合金TB則高達980~1000℃),因此,在稍高于臨界點的β區加熱后并不致于導致嚴重的脆性。鑒于上述原因,國產β型合金TB1及TB2均在高于TB溫度下淬火處理。(α+β)型合金淬透性差,如TC4為25mm,TC6為40mm,故只適合小尺寸零件。β型合金TB1及TB2的淬透性較高,可達150~200mm,一般尺寸的零件在空冷的條件也可獲得單相β組織。 2.時效。對于(α+β)型及近β型鈦合金,其平衡條件下的組織為α+β。不同的合金其差異僅在于α和β兩相所占的比例,而這個比例是隨時效加熱溫度不同和加熱保溫時間長短有所變化。例如經熱處理強化的BT3-1合金中β相的含量為19%,經過長時(15000h以上)加熱后,β相的含量為8%。淬火形成的介穩定相,無論是馬氏體α′,α″或ω相及介穩β相,在時效過程中均發生分解或析出,最終產物皆為(α+β)相,只不過是轉變機制和程度不同而已。 
 
在600度左右進行熱處理并迅速淬火來增加TiAl3合金的強度,強化的主要機制是時效増強。時效增強的特點是淬火溫度越高,増強的效果就越好,但由于此合金的復合材料包含碳纖維,當溫度超過某個臨界溫度(約700C)時,就會在介面形成金屬碳化物,這使得碳纖維的增強效果大大減弱,所以最佳的淬火溫度應在600度左右,且淬火的時間不宜太長或太短。太短組分不夠均勻,空穴濃度不夠高,硬化微區的濃度不夠高。太長也會在介面形成金屬碳化物,所以最佳的淬火時間應該是2小時左右。為了使(α+β)鈦合金在淬火、時效后具有滿意的綜合性能(在強度與塑性兩方面),合金在強化處理前,最好具有等軸的或網籃狀的組織。1~6級原始顯微組織能夠保證得到滿意的性能,7~9級原始針狀組織,存在初生β相界,強化熱處理后會降低塑性。所以(α+β)型合金淬火加熱溫度不應超過同構異素轉變點TB。淬火前的加熱時間因鍛件的截面厚度而異,一般為10~60min。
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