[發明專利]一種TC4鈦合金盤鍛件的β鍛及熱處理方法

有效

• 申請號: 201811511318.0
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109482796B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 樊利娜;王波偉;王彥偉;蘇靈銳;何森虎
• 申請（專利權）人: 陜西宏遠航空鍛造有限責任公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;C22F1/18
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陸峰

本發明涉及一種TC4鈦合金盤鍛件的β鍛及熱處理方法，步驟1：通過軟件模擬設置鍛坯尺寸保證β模鍛應變量在0.5以上；步驟2：TC4鈦合金料段加熱到β相變點下30℃～50℃，采用鍛錘改鍛四墩四拔，然后兩火成型鍛成鍛坯；步驟3：將鍛坯加熱至相變點上30℃～40℃，將鍛坯裝入鍛模內進行模鍛，單擊成型，錘擊次數7～9錘；鍛完先空冷5至6分鐘，然后水冷；步驟4：鍛后鍛件熱處理，制度：固溶：相變下30～40℃×2h～3h，水冷；時效：620～630℃×4h～6h，空冷。本發明采用400KJ對機錘模鍛，加熱在相變點上30℃～40℃進行β相區鍛造，變形量達40％，鍛造后先空冷5至6分鐘，然后水冷，得到均勻細小的鍛態網籃組織，鍛后熱處理采用相變點下30～40℃固溶，水冷，然后進行620～630℃時效的熱處理，得到穩定細小的網籃組織(見附圖1)，性能具備高強度并兼具一定塑性。

技術領域

本發明涉及一種鈦合金盤鍛件的鍛造方法，特別是涉及一種TC4鈦合金盤鍛件的β鍛造及熱處理方法。

背景技術

TC4合金是一種的中等強度ɑ+β型兩相鈦合金，主要用于發動機風扇和壓氣機盤及葉片，該合金一般采用ɑ+β兩項區鍛造后進行700～800℃退火熱處理，得到β轉變組織+初生ɑ相組織雙態組織，可以得到普通強度(≥895MPa)和斷裂韌性(≥55MPa.m^1/2)。

某型號發動機用盤鍛件要求強度≥965MPa、斷裂韌性≥80Mpa.m^1/2，同時要求延伸率≥7％，采用普通的ɑ+β鍛造+退火熱處理工藝無法滿足強度要求，要得到高強度TC4合金鍛件并兼具塑性難度很大，鍛件的顯微組織形態決定力學性能，鍛件的工藝路線決定顯微組織，此盤件的多次試制研究發現，此鍛件采用β鍛造，然后通過固溶+時效熱處理，得到一定的顯微組織，可以得到高強度并兼具塑性性能，滿足鍛件的組織性能高要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種發動機用盤鍛件β鍛造+固溶+時效熱處理，得到網籃組織，兼具高強度并有一定塑性的鍛造方法。

本發明的技術方案是：

一種TC4鈦合金盤鍛件的β鍛及熱處理方法，具體步驟如下：

步驟1：依據TC4合金β鍛要求，通過軟件設計TC4鈦合金盤鍛件的鍛坯尺寸，保證β鍛應變量在0.5以上；

步驟2：將TC4鈦合金棒材下料成料段，加熱該料段到β相變點以下30℃～40℃,采用鍛錘改鍛四墩四拔，單次鐓粗變形量為30％，然后兩火鍛成鍛坯，為模鍛提供均勻的兩相區初級鍛坯；

步驟3：將鍛坯先加熱至相變點下30℃～50℃均勻預熱，繼續將鍛坯加熱至相變點上30℃～40℃，預熱鍛模，鍛坯保溫結束后，將鍛坯裝入鍛模進行模鍛，將鍛坯擺正后，單擊成型，錘擊次數7～9錘；鍛完先空冷5至6分鐘，然后水冷鍛件；

步驟4：鍛后對鍛件進行熱處理，熱處理制度：固溶相變下30～40℃×2h～3h，水冷；時效620～630℃×4h～6h，空冷。

優選地，步驟1中采用Deform有限元模擬軟件，設計TC4鈦合金盤鍛件的荒型。

優選地，步驟2中采用3T自由鍛錘改鍛。

優選地，步驟3中采用400KJ對擊錘模鍛。

本發明的有益效果如下：

本發明采用400KJ對機錘模鍛，加熱鍛坯至相變點上30℃～40℃然后進行β相區鍛造，變形量達40％，鍛后先空冷5至6分鐘，然后水冷，得到均勻細小的鍛態網籃組織，鍛后的熱處理采用相變點下30～40℃固溶，水冷，然后620～630℃時效處理，得到穩定細小的網籃組織，性能具備高強度并兼具一定塑性。采用β相鍛造后經固溶+時效熱處理后具有較理想的組織和性能，滿足了此鍛件的高強度和塑性要求。

附圖說明