[發明專利]熱鐓鈦合金工件新工藝

無效

• 申請號: 200810231815.5
• 申請日: 2008-10-21
• 公開（公告）號: CN101435062A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 代思偉
• 申請（專利權）人: 寶雞市華西金屬科技有限責任公司
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18
• 代理公司: 寶雞市新發明專利事務所
• 代理人: 席樹文;茍紅東

技術領域

本發明屬于稀有金屬加工技術領域，特別是鈦合金工件的加工。

背景技術

目前在熱鐓鈦合金工件普遍采用的溫度為750-850℃，較高的熱鐓溫度給鐓制工藝帶來很多困難，因此，在熱鐓鈦合金工件生產中迫切需要一種成型溫度較低的鐓制工藝。

發明內容

本發明目的是提供一種成型溫度較低的鈦合金工件鐓制工藝，以解決現有鐓制工藝中的弊端。

具體地說，熱鐓鈦合金工件新工藝，其包括如下步驟：鈦合金棒材坯料在鐓制前經650±20℃、2±0.5小時的氫化處理達到吸氫濃度為總重量0.4～0.5％，然后溫度在500～600℃下鐓制成需要的工件。

氫化處理較佳溫度為650±5℃。

本發明優點是對鈦合金采用“吸氫增塑”方法，可以使得鐓制工件的溫度可以從750～850℃降低至500～600℃。由于鐓制溫度較低，對鈦合金的熱鐓工件工藝應用取得了較好的效果。

具體實施方式

采用“吸氫增塑”方法，對鈦合金的熱鐓工件(螺栓)工藝應用取得了較好的成果，其工藝如下：

試驗用合金為(α+β)兩相合金BT16(Al?1.6～3％，Mo?4.5～5.5％，V4.0～5.0％)熱軋磨光棒材，其抗拉強度為784～980MPa，斷面收縮率大于40％，棒材直徑為ф10-ф18毫米。通常用冷鐓方法鐓制工件頭部，從未有成功先例。棒材坯料在鐓制前經650℃、2小時的氫化處理以便達到吸氫增塑的效果。棒材吸氫濃度為0.2、0.3、0.4和0.5％，原始棒材含氫量為0.005％，熱鐓試驗溫度為400～600℃。

通過金相分析發現，向BT16合金棒材中引入氫導致的β相的數量從初始氫含量的約23％增加到氫含量為0.5％的90％；此時α+β轉變溫度(Ac3點)從860℃下降到600℃。在200～600℃溫區(棒材組織為α+β兩相組織)，合金中增氫導致屈服極限下降，這與β相數量增加和位錯活性提高有關。當溫度為200℃時，BT16合金的鐓鍛極限程εkp，對所有的氫濃度幾乎相同為50％，但含0.4％H的試樣除外。在所有試驗溫度下，含0.5％H的試樣具有最大的工藝塑性(由指數εkp評價)，而含氫量為0.2-0.3％的試樣，其工藝塑性較高。在500℃和600℃，隨氫含量增加，極限塑性連續上升。在600℃，當應力為250kN時，對于所有的氫濃度都可完成工件頭部的成形，其變形程度為58％。在500℃，對于氫濃度0.3-0.4％的試樣，在300kN的應力下可完成工件頭部完整成型；對于0.5％H的試樣，應力為270KN，此時變形程度為58％。當氫濃度為0.005和0.2％、應力為300kN，工件頭部不能完全成形，變形程度相應為36％和53％。在450℃，鐓制應力大于500℃和600℃時的應力，當氫濃度由0.005％增加到0.5％時，應力大幅度地下降。當鐓制初始氫含量為0.005％的工件時，在420kN的應力下，雖然工件頭部可完全成形，但在其內部發現有延伸到金屬邊部的裂紋，與端面成45°角。

當溫度為400℃、氫含量為0.005～-0.3％，鐓制的最大應力大致與450℃相同，而氫含量0.4～0.5％所需應力盡管高于450℃，但比同一溫度(400℃)、氫含量為0.005％～0.3％所需的應力低得多。當含氫量為0.005％僅能變形50％，工件頭部不能完全成形，而當氫量為0.4％、0.5％時，工件頭部可以完全成形，所需應力低于含氫量為0.2％和0.3％的試樣。

對用工業技術(850℃熱鐓)獲得的工件頭部和氫化工件頭部的宏觀組織進行對比分析表明，對于所有的氫濃度，包括初始氫濃度都具有鐓制“十字”特征。在所有研究的氫含量(0.5％H除外)的工件頭部中都保留有來自初始棒材的纖維組織痕跡。含0.5％H工件頭部的宏觀組織原則上區別于用工業技術獲得的工件和含有0.1～0.4％H工件的組織。這些頭部組織是粒狀的，沒有任何纖維痕跡。宏觀組織的這種變化是由于氫化的BT16合金的相再相結晶所引起的。鑒于由氫引起的再結晶是在較低的溫度下發生，則保留了細晶的β-組織。

含氫0.005～0.3％的工件頭部的顯微組織為細小的α和β相，含氫量為0.4％工件頭部為粗大的初生α相，而當含氫量為0.5％時，基本上是單一的β相組織，在晶粒中，β相為片狀組織。

綜上所述，鐓制工件的溫度可以從750～850℃降低到600～500℃，此時最佳的氫含量為0.4～0.5％(重量比)。