專利名稱：一種超薄異形復(fù)雜鈦合金鍛件的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超薄異形復(fù)雜鈦合金鍛件的熱處理方法，屬于金屬熱處理技術(shù)領(lǐng) 域，具體涉及一種超薄異形復(fù)雜鈦合金鍛件的熱處理方法。
背景技術(shù)：
為了獲得所需的力學性能，對鈦合金鍛件需要進行適當?shù)腻懞鬅崽幚?，常用的?處理方式是各類退火及淬火時效。單重退火是α鈦合金和含少量β相的近α鈦合金的唯一熱處理方式。雙重退火適用于部分(α+β)兩相鈦合金，它包括高溫和低溫兩次退火，退火后 均采用空冷。初生α相含量主要取決于第一次高溫退火的溫度，低溫退火時析出的分解產(chǎn) 物有一定的彌散硬化作用，在其它性能大體相同的情況下可獲得較高的強度。例如，TCll 兩相鈦合金的標準雙重退火熱處理制度為9501，111，空冷+6301，611，空冷(見技術(shù)標準 GJB494-88)。淬火時效適用于合金化程度較高的高強度(α+β)鈦合金及近β鈦合金，屬于一 種強化熱處理。較高溫度的淬火是時效前的預(yù)備處理工序，其目的是通過淬火獲得某種亞 穩(wěn)定組織，這種亞穩(wěn)定組織在隨后較低溫度時效過程中發(fā)生分解或析出，形成沉淀硬化，以 提高合金的強度。例如，Ti-1023近β高強度鈦合金的標準淬火時效熱處理制度為760°C， 2h，水冷+510 °C，8h，空冷(見技術(shù)標準Q/6S 834-90)。上述常規(guī)標準高、低溫熱處理制度可使鈦合金鍛件獲得良好的綜合力學性能，但 對于超薄異形復(fù)雜形狀鈦合金鍛件，在熱處理爐中進行第一道高溫熱處理過程中，常因鍛 件腹板太薄及非對稱的復(fù)雜形狀，造成熱應(yīng)力及組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力分布不均，引起鍛件嚴重翹 曲變形，若出爐水冷時將進一步加劇，第二道低溫熱處理時變化不大，從而造成大量廢品。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種超薄異形復(fù)雜鈦合金鍛件的熱處 理方法，以解決鈦合金薄形鍛件熱處理翹曲變形的難題，精確控制薄形鍛件的尺寸和形狀， 提高產(chǎn)品合格率，并減少工序、工裝，降低成本。本發(fā)明的思想在于在鈦合金鍛件標準高、低溫熱處理之間增加一道慢速壓機等 溫校正工序，等溫校正溫度與高溫熱處理溫度相同，并采用較小的壓力和較長保溫時間，等 溫校正完成后采用空冷。將高強度鈦合金標準熱處理制度中高溫淬火處理時的水冷改為空 冷，可減輕薄形鍛件冷卻時的翹曲變形。技術(shù)方案一種超薄異型復(fù)雜鈦合金鍛件的熱處理方法，其特征在于步驟如下步驟1 將鈦合金超薄鍛件從高溫鍛造模具中取出后，空冷至室溫；步驟2 按照該鍛件的標準高溫熱處理制度中的溫度和時間進行高溫熱處理；
步驟3 熱處理出爐后立即轉(zhuǎn)移到壓機上進行等溫校正，壓機橫梁速度取0. 01 0. 005mm/S，壓力取終鍛壓力的1/4 1/5，保壓時間取5 IOmin ；等溫校正完成后采用空 冷；步驟4 按照該鍛件的標準低溫熱處理制度進行低溫熱處理，空冷至室溫。在高溫熱處理之前對鍛件進行清理、打磨、修傷，并重涂玻璃潤滑劑。有益效果本發(fā)明提出的一種超薄異形復(fù)雜鈦合金鍛件的熱處理方法，在步驟3中，將高強 度鈦合金標準熱處理制度中高溫淬火處理時的水冷改為空冷，可減輕薄形鍛件冷卻時的 翹曲變形，并因鍛件厚度很薄，冷卻速度很快，對鍛件的淬透程度和力學性能不帶來明顯影 響。在步驟3中，進行慢速校正和長時間保壓，目的是通過微量蠕變變形及充分再結(jié)晶，消 除鍛造殘余應(yīng)力，減小翹曲變形。在高溫熱處理之前應(yīng)對鍛件進行認真清理、打磨、修傷，并 重涂玻璃潤滑劑，以利薄形鍛件等溫校正后容易出模，并提高薄形精鍛件的表面質(zhì)量。使用本發(fā)明，可使中、小超薄異形復(fù)雜鈦合金鍛件的熱處理翹曲變形由2 5mm減 小至0. 1 0. 3mm，鍛件廢品率由20 100%降至5%以下?？梢悦馊ブ谱鞣乐孤N曲的熱處 理專用夾具，減少工序，縮短周期，降低成本。鍛件顯微組織及力學性能完全滿足有關(guān)技術(shù) 標準要求。


圖1 本發(fā)明步驟的基本工藝過程圖示；圖2 本發(fā)明實施例1為Ti-1023高強度鈦合金的某飛機67框側(cè)下部等溫精鍛 件；圖3 本發(fā)明實施例2為在4000t熱模鍛壓機上生產(chǎn)的某發(fā)動機TCll鈦合金一級 整流葉片鍛件。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述實施例1 圖2為Ti-1023高強度鈦合金的某飛機67框側(cè)下部等溫精鍛件，該件最大輪廓尺 寸為350mm，投影面積約500cm2，最小腹板厚度2. 5mm，最小筋寬3mm，筋的高寬比高達11 21,筋間距很寬，腹板兩側(cè)帶筋，具有Z字型截面，成型難度系數(shù)達到8 (最大)，是一個典型 的超薄異形復(fù)雜飛機結(jié)構(gòu)件。精鍛件由等溫模鍛方法生產(chǎn)，和普通模鍛件相比，腹板厚度由 20多毫米減薄為2. 5mm，質(zhì)量由15. 5kg下降為1. ^cg，材料利用率由9. 提高到74. 5%， 非加工面占到70%以上，表面粗糙度達到RaO. 4 μ m，機加工量減少90%以上。該超薄異形復(fù)雜精鍛件若采用常規(guī)標準高、低溫熱處理(760°C，2h，水冷+510°C， 8h，空冷)，由于熱處理翹曲變形嚴重，廢品率接近100%。采用本發(fā)明方法進行熱處理步驟1 將鈦合金超薄鍛件從高溫鍛造模具中取出后，空冷至室溫；在高溫熱處理前的清理、打磨、修傷、重涂玻璃潤滑劑；步驟2 按照該鍛件的標準高溫熱處理制度中的溫度和時間進行高溫熱處理，高 溫熱處理制度為760°C，2h保溫加等溫校正，保壓lOmin，出?？绽?510°C，8h，空冷，
步驟3 熱處理出爐后立即轉(zhuǎn)移到壓機上進行等溫校正，壓機等溫校正速度為 0. 005mm/S、壓力為100t，并加強。最終鍛件翹曲變形為0. 1 0. 3mm,合格率達到95 %以上； 等溫校正完成后采用空冷；高溫熱處理出爐后立即進行壓機校正，免去了專門的校正加熱 工序，并可省去制造不銹鋼熱處理墊塊、壓塊等工裝，降低了生產(chǎn)成本。步驟4 按照該鍛件的標準低溫熱處理制度進行低溫熱處理，空冷至室溫。本實施例完成的鍛件組織性能均能很好地滿足技術(shù)標準要求。實施例2 圖3為在4000t熱模鍛壓機上生產(chǎn)的某發(fā)動機TCll鈦合金一級整流葉片鍛件，長 度225mm，典型寬度100mm，厚度3 10mm。該普通模鍛葉片采用常規(guī)標準雙重退火熱處理 制度時(950°C, Ih,空冷+630°C,6h,空冷)，因熱處理翹曲變形超差，廢品率達20% 30%。 采用本發(fā)明方法進行熱處理步驟1 將鈦合金超薄鍛件從高溫鍛造模具中取出后，空冷至室溫；在高溫熱處理前的清理、打磨、修傷、重涂玻璃潤滑劑；步驟2 按照該鍛件的標準高溫熱處理制度中的溫度和時間進行高溫熱處理，高 溫熱處理制度為950°C，Ih保溫+等溫校正，保壓8min，出?？绽?630°C，6h，空冷；步驟3 熱處理出爐后立即轉(zhuǎn)移到壓機上進行等溫校正，壓機等溫校正速度為 0. 05mm/S、壓力為80t，保壓時間取5 IOmin ；等溫校正完成后采用空冷；步驟4 按照該鍛件的標準低溫熱處理制度進行低溫熱處理，空冷至室溫。最終鍛件翹曲變形為0. 2 0. 3mm,合格率可達到95%以上。鍛件組織性能均能 滿足技術(shù)標準要求。
權(quán)利要求
1.一種超薄異型復(fù)雜鈦合金鍛件的熱處理方法，其特征在于步驟如下 步驟1 將鈦合金超薄鍛件從高溫鍛造模具中取出后，空冷至室溫；步驟2 按照該鍛件的標準高溫熱處理制度中的溫度和時間進行高溫熱處理； 步驟3 熱處理出爐后立即轉(zhuǎn)移到壓機上進行等溫校正，壓機橫梁速度取0. 01 0. 005mm/S，壓力取終鍛壓力的1/4 1/5，保壓時間取5 IOmin ；等溫校正完成后采用空 冷；步驟4 按照該鍛件的標準低溫熱處理制度進行低溫熱處理，空冷至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄異型復(fù)雜鈦合金鍛件的熱處理方法，其特征在于在高 溫熱處理之前對鍛件進行清理、打磨、修傷，并重涂玻璃潤滑劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超薄異形復(fù)雜鈦合金鍛件熱處理方法，其特征在于在鈦合金鍛件標準高、低溫熱處理之間增加一道慢速等溫校正工序，等溫校正溫度與標準高溫熱處理溫度相同，壓機橫梁速度取0.01～0.005mm/S，壓力取終鍛壓力的1/4～1/5，保壓時間取5～10min；等溫校正完成后采用空冷。并將高強度鈦合金標準熱處理制度中高溫淬火處理時的水冷改為空冷。可使中、小超薄異形復(fù)雜鈦合金鍛件的熱處理翹曲變形由2～5mm減小至0.1～0.3mm，廢品率由20～100％降至5％以下，并可減少工序，縮短周期，降低成本。
文檔編號C22F1/18GK102121086SQ20111002317
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者唐軍, 姚澤坤, 翟江波, 虢迎光, 趙張龍, 郭鴻鎮(zhèn) 申請人:西北工業(yè)大學