[發(fā)明專利]一種超高強(qiáng)韌Ti1300鈦合金模鍛件的熱處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210947572.5
• 申請(qǐng)日: 2022-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN115287563B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧浩;馮軍;尹衛(wèi)東;李波;向偉;謝靜;羅恒軍;秦鋒英;張新全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國第二重型機(jī)械集團(tuán)德陽萬航模鍛有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C22F1/18
• 分類號(hào): C22F1/18;C21D11/00
• 代理公司: 成都樂易聯(lián)創(chuàng)專利代理有限公司 51269
• 代理人: 趙何婷

本發(fā)明公開了一種超高強(qiáng)韌Ti1300鈦合金模鍛件的熱處理方法，包括步驟1：獲取鈦合金鍛件的相轉(zhuǎn)變溫度Tω和Tβ；步驟2：對(duì)鍛件粗加工使其厚度減薄，然后固溶處理，固溶后空冷至室溫；步驟3：再次粗加工減薄，并安裝測溫?zé)犭娕迹徊襟E4：對(duì)鍛件時(shí)效處理，時(shí)效處理后空冷至室溫；在時(shí)效處理過程中時(shí)效溫度是基于熱電偶在線監(jiān)測的實(shí)際溫度進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)的。本發(fā)明通過對(duì)鍛件進(jìn)行減薄處理后采用限速升溫的方法誘導(dǎo)相變緩慢發(fā)生，結(jié)合熱電偶在線監(jiān)測反饋的方法實(shí)現(xiàn)溫度的精確調(diào)控，可以有效克服超高韌鈦合金鍛件對(duì)體積規(guī)格和熱處理參數(shù)的敏感性問題，實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)韌鈦合金模鍛件超高強(qiáng)度和韌性的力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及鈦合金零件熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超高強(qiáng)韌Ti1300鈦合金模鍛件的熱處理方法。

背景技術(shù)

Ti1300(成分為Ti-Al-Mo-V-Cr-Nb)超高強(qiáng)度鈦合金具有強(qiáng)度＞1300MPa，延伸率＞5％，并能保持＞70MPa.m1/2斷裂韌性特點(diǎn)，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和抗腐蝕性能，是航空工業(yè)中重要的承力結(jié)構(gòu)材料，具有重要的應(yīng)用前景。

超高強(qiáng)韌Ti1300鈦合金部件通常采用模鍛整體成型，其幾何形狀復(fù)雜，鍛件各部位的變形均勻性不一致。為了獲得高強(qiáng)度和高強(qiáng)韌的性質(zhì)，該鈦合金模鍛件通常采用單相區(qū)固溶和兩相區(qū)時(shí)效的熱處理制度，從而獲得大量的針狀α相以強(qiáng)化基體。然而，超高強(qiáng)韌鈦合金模鍛件對(duì)熱處理過程較為敏感，很難實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)度—韌性的匹配。主要表現(xiàn)在：一是Ti-Al-Mo-V-Cr-Nb超高韌Ti1300鈦合金對(duì)鍛件的規(guī)格敏感性較強(qiáng)，不同規(guī)格和重量的鍛件熱處理制度往往有著較大變化才能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌性匹配；二是Ti-Al-Mo-V-Cr-Nb超高強(qiáng)韌Ti1300鈦合金在熱處理過程中對(duì)熱處理溫度、升溫速率、冷卻速率等參數(shù)敏感，參數(shù)的波動(dòng)對(duì)α相的析出影響較大，若析出的α相尺寸太大則會(huì)弱化強(qiáng)度，析出太小則會(huì)影響塑性；三是超高強(qiáng)韌鈦合金成分復(fù)雜，β穩(wěn)定元素較多，在時(shí)效過程中相變較慢，且相變的熱效應(yīng)復(fù)雜，進(jìn)而影響鍛件的微觀組織的一致性以及強(qiáng)韌性匹配。獲得超高強(qiáng)韌鈦合金模鍛件穩(wěn)定的熱處理制度，實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)度和韌性的匹配，以及組織性能的一致性對(duì)超高強(qiáng)韌鈦合金鍛件在航空工業(yè)中的應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超高強(qiáng)韌Ti1300鈦合金模鍛件的熱處理方法，通過對(duì)鍛件進(jìn)行減薄處理后采用限速升溫的方法誘導(dǎo)相變緩慢發(fā)生，結(jié)合熱電偶在線監(jiān)測反饋的方法實(shí)現(xiàn)溫度的精確調(diào)控，可以有效克服超高韌鈦合金鍛件對(duì)體積規(guī)格和熱處理參數(shù)的敏感性問題，實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)韌鈦合金模鍛件超高強(qiáng)度和韌性的力學(xué)性能以及微觀組織的一致性，具有重復(fù)性高等優(yōu)勢。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種超高強(qiáng)韌Ti1300鈦合金模鍛件的熱處理方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取Til300鈦合金鍛件的β相向ω相轉(zhuǎn)變溫度Tω、和β相向α相的轉(zhuǎn)變溫度Tβ；

步驟2：對(duì)Til300鈦合金鍛件粗加工使厚度減薄，然后固溶處理，固溶溫度為為(Tβ+30)℃～(Tβ+90)℃，升溫速率為5℃/min～20℃/min，固溶時(shí)間為30min～160min，固溶后空冷至室溫；

步驟3：固溶后的Ti1300鈦合金鍛件再次粗加工減薄，并在鍛件中心和邊緣位置安裝測溫?zé)犭娕迹?/p>

步驟4：對(duì)安裝有溫?zé)犭娕嫉腡i1300鈦合金鍛件時(shí)效處理，時(shí)效處理后空冷至室溫；所述時(shí)效處理是指先采用升溫速率為8℃/min～20℃/min將溫度升至(Tω+30)℃～(Tω+80)℃，然后再以升溫速率0.1℃/min-5℃/min將溫度升至?xí)r效溫度(Tω+150)℃～(Tω+310)℃，時(shí)效時(shí)間為120min～480min；

在時(shí)效處理過程中時(shí)效溫度是基于熱電偶在線監(jiān)測的實(shí)際溫度進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)的，當(dāng)熱電偶在線監(jiān)測的實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度5℃～15℃，則采用限制熱處理功率調(diào)節(jié)鍛件實(shí)際時(shí)效溫度。