專利名稱：β鈦合金絲材在線無氧化熱處理方法
技術領域：
本發(fā)明屬于β鈦合金熱處理技術領域，涉及一種能夠獲得高表面質量、優(yōu)異性能的鈦合金絲材在線熱處理方法。
背景技術：
β鈦合金塑性高、冷變形性能優(yōu)良，可以生產(chǎn)出板材、棒材及絲材，產(chǎn)品已廣泛用于航空航天、汽車、化工、高爾夫球桿及眼鏡架用品等領域。對于亞穩(wěn)定β鈦合金，為了獲得良好的塑性、優(yōu)良的冷變形性能，常采用固溶處理的熱處理方法，將鈦的高溫β相急冷至室溫從而保留β相。迄今為止，β鈦合金絲材的熱處理方法分為真空退火和大氣退火兩種方式，但是真空爐設備投資大、成本高，并且由于退火后的冷卻速度達不到固溶處理對冷卻速度的要求，造成β鈦合金在真空退火后不能完全達到固溶處理的效果；而大氣退火由于缺乏保護，絲材表面發(fā)生氧化，影響材料性能并且增加酸洗或拋光等表面處理工序。作為解決此問題的發(fā)明，在本專利中公布了一種β鈦合金絲材在線無氧化熱處理方法。采用該方法能夠獲得高表面質量、優(yōu)異性能的β鈦合金絲材。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種固溶處理效果好、表面不發(fā)生氧化而且裝置簡單、成本低廉的β鈦合金絲材熱處理方法。本發(fā)明的技術方案是將預處理后的鈦合金絲材，按順序通過阻尼放線裝置、前導向、氣氛保護管式加熱/保溫裝置、后導向、循環(huán)水冷槽及可調速收線裝置，實現(xiàn)無氧化在線退火。退火前的預處理包括超聲波清洗鈦絲表面污物，將線材在50 80°C的清洗液中采用超聲方法清洗30 60min。然后在烘干箱中烘干表面水分，烘干箱控制在50 80°C， 烘干時間為30 60min。按照絲材粗細規(guī)格不同，氣氛保護管式爐溫度控制在合金相變點以上0 100°C 溫度范圍，保溫3 lOmin，爐內充氬氣保護以防止鈦絲表面氧化，熱處理后鈦絲采用循環(huán)水淬方式快速冷卻。本發(fā)明所提供的β鈦合金絲材熱處理方法具有以下優(yōu)點1、固溶處理效果好，退火組織為β單相，且晶粒細小、均勻，合金絲具有良好的塑性和優(yōu)良的冷變形性能。2、絲材表面不發(fā)生氧化，退火后的絲材表面光亮，不需要酸洗、拋光等表面處理工序。3、退火過程中能夠對絲材起到矯直作用，退火態(tài)的絲材可以自由彈直。4、成本低廉、操作簡單，易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。


圖示為β鈦合金絲材在線無氧化熱處理裝置示意圖。
圖中，1是β鈦合金絲材，2是阻尼放線裝置，3是前導向輪，4是氬氣保護，5是前端密封，6是加熱爐，7是保溫石棉，8是測溫熱電偶，9是保溫爐管，10是后端密封，11是循環(huán)水淬裝置，12是后導向輪，13是可調速收線裝置。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。本發(fā)明包括以下步驟a.絲材的表面預處理β鈦合金經(jīng)加工變形(包括軋制、旋鍛、拉拔等方式)獲得絲材，熱處理前加工減徑量(面縮率)最好控制在30 55%范圍。鈦合金絲材退火前先進行表面預處理在50 80°C的清洗液中采用超聲方法清洗30 60min以去除鈦絲表面污物，然后在烘干箱中烘干表面水分，烘干箱控制在50 80°C，烘干時間為30 60min。b.絲材放線預處理后的鈦合金絲材經(jīng)過阻尼放線裝置、前導向送入管式保溫爐。采取阻尼放線的目的是保證合金絲在熱處理過程中具有一定的張力，這樣退火的同時能夠對絲材起到矯直作用。c.絲材退火鈦合金絲材在氣氛保護管式爐內進行在線退火，保溫爐充氬氣保護防止鈦絲表面氧化。以流量計控制氬氣含量，確保氣氛保護管式爐內氬氣的純度。按照絲材粗細規(guī)格不同，爐溫控制在合金相變點以上0 100°C溫度范圍。如果爐溫在合金相變點以下，α相不能充分固溶，則會形成塑性較差的兩相組織。如果爐溫過高， 那么退火后晶粒過大，材料塑性也變差。根據(jù)退火爐長度調整絲材的行進速度，保證絲材在爐內加熱與保溫時間為3 IOmin0d.水淬冷卻絲材退火后采用循環(huán)水淬方式冷卻，急冷至室溫以保留β相，達到固溶處理的效果。經(jīng)固溶處理后β鈦合金的室溫強度低，塑性高，冷成型和冷加工能力強。e.絲材收線絲材水淬冷卻后經(jīng)后導向、速度可調收線裝置進行收線。實施例1取直徑Φ 3. Omm的ΤΒ5鈦合金絲材，此合金含有(質量百分比)15. 釩、3. 2% 鉻、3. 錫、3. 0%鋁，余量為鈦。該絲材是由直徑Φ5. Omm的TB5鈦合金絲材經(jīng)過輥模冷拉伸制備而得到，冷加工變形量為51%。退火前先進行表面預處理在60°C的清洗液中采用超聲方法清洗40min以去除鈦絲表面污物，在烘干箱中烘干表面水分，烘干箱控制在60°C，烘干時間為40min。預處理后的TB5鈦合金絲材經(jīng)過阻尼放線裝置、前導向送入管式保溫爐進行在線退火。TB5鈦合金的相變點約為750°C，因此將爐溫控制在780°C (略高于相變點)。將收線速度設置為2米/分鐘，退火爐長度為8米，鈦絲在氣氛保護管式爐內保溫時間為4分鐘。從管式爐送出絲材后立即采用循環(huán)水淬方式冷卻，急冷至室溫以保留亞穩(wěn)β相。由于采用氬氣保護，退火后絲材表面光亮，避免了表面發(fā)生氧化。對上述退火后的TB5鈦合金絲材進行金相觀察(圖幻，其組織為β單相，晶粒均勻細小，平均晶粒度為7-8. 5級；同時進行力學性能測試，數(shù)據(jù)如下表1，表明ΤΒ5鈦合金絲材退火后達到了固溶處理的效果，具備室溫強度低，塑性高的優(yōu)點。表1退火后的ΤΒ5鈦合金絲材的力學性能
權利要求
1.一種β鈦合金絲材在線無氧化熱處理方法，包括鈦絲進行30 55%冷加工變形； 超聲波清洗鈦絲加工過程中表面粘上的污物；按照絲材粗細規(guī)格不同在合金相變點以上 0 100°C溫度范圍保溫3 IOmin ；保溫爐充氬氣保護防止鈦絲表面氧化；熱處理后鈦絲采用循環(huán)水淬方式快速冷卻。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，鈦合金冷變形包括在室溫環(huán)境下通過軋制、旋鍛、輥模拉拔、固定模拉拔任一技術加工的β鈦合金線材。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，冷加工β鈦合金熱處理前減徑量(面縮率)在30 55%范圍。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，將線材在50 80°C的清洗液中采用超聲方法清洗 30 60mino
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，將β鈦合金在α— β轉變溫度以上0 100°C的溫度范圍內保溫3 lOmin，然后快速冷卻。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種β鈦合金絲材在線無氧化熱處理方法，其特征在于，將預處理的鈦合金絲材經(jīng)過阻尼放線裝置、前導向、氣氛保護管式保溫裝置、循環(huán)水冷槽、后導向、速度可調收線裝置進行加工。所述的氣氛保護采用氬氣惰性氣體。
全文摘要
β鈦合金絲材在線無氧化熱處理方法包括以下步驟的鈦合金加工方法冷加工β鈦合金，表面預處理，Ar氣氛保護環(huán)境下進給式、合金相變點以上0～100℃溫度范圍保溫3～10min，最終得到低變形抗力、高變形能力的光亮β鈦合金絲材。該方法適用于任何β鈦合金，例如以重量計，合金含有14.0～16.0％的釩、2.5～3.5％的鉻、2.5～3.5％的錫、2.5～3.5％的鋁，余量為鈦。該合金絲材經(jīng)過冷加工后無氧化熱處理，獲得抗拉強度780Mpa、屈服強度730Mpa、延伸率21.5％、斷面收縮率72％的優(yōu)異機械性能。該加工方法適用于規(guī)?；纳a(chǎn)模式。
文檔編號C22F1/18GK102477521SQ201010571670
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權日2010年11月30日
發(fā)明者曹繼敏, 王文卓, 胡琦, 賈兵然 申請人:西安賽特金屬材料開發(fā)有限公司