[發明專利]一種TC4鈦合金彎曲變形桿件真空熱處理校直方法

在審

• 申請號: 202211649276.3
• 申請日: 2022-12-20
• 公開（公告）號: CN116121505A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 沈亞秋;劉婭婷;李建剛;關海瑛;余磊磊;陳春明
• 申請（專利權）人: 北京首航科學技術開發有限公司
• 主分類號: C21D1/773
• 分類號: C21D1/773;C21D9/00;C21D9/52;C22F1/18;C22F1/02;B21D3/10
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 李凱

本發明涉及鈦合金桿熱處理技術領域，具體涉及一種TC4鈦合金彎曲變形桿件真空熱處理校直方法。該TC4鈦合金彎曲變形桿件真空熱處理校直方法，先將桿件的桿部放入校直工裝內進行桿部定型，再將桿件同校直工裝一起放入真空退火爐中；之后，將真空退火爐抽真空，加熱升溫至520～590℃，升溫速率≤25℃/min，保溫時間240～480min，保溫過程中持續抽真空；保溫結束時停止抽真空，同時向真空退火爐內充入惰性氣體進行冷卻，保證真空退火爐內壓力在1.5×10supgt;5/supgt;～1.9×10supgt;5/supgt;Pa；當爐溫降至≤100℃時，將桿件同校直工裝一起出爐空冷至室溫。本發明的校直方法在產品的各項力學性能均滿足要求的情況下，使得產品的直線度較好。

技術領域

本發明涉及鈦合金桿熱處理技術領域，具體涉及一種TC4鈦合金彎曲變形桿件真空熱處理校直方法。

背景技術

TC4是一種中等強度的α-β型兩相鈦合金，含有6％左右的α穩定元素Al和4％左右的β穩定元素V，具有優異的綜合性能，在航空和航天工業中獲得了廣泛應用。TC4鈦合金主要在退火狀態下使用，也可采用固溶時效處理進行一定的強化以獲得所需性能。

TC4鈦合金固溶溫度910～940℃(0.5～2h，水淬)，高于其再結晶溫度750℃，即TC4鈦合金固溶過程處于可熱變形階段，剛性降至最低，很小的外力及內應力即可造成桿件的較大變形。螺栓類緊固件因其頭桿直徑尺寸差異，頭尾兩點支撐時，桿部基本懸空，形成簡支梁結構，自身重力充當彎曲應力，造成產品桿部彎曲變形；而且當桿部較長時，彎曲變形尤為明顯。

采用傳統的臥式真空水淬爐(以下簡稱“真空爐”)進行TC4鈦合金固溶處理時，雖然可通過吊裝處理減小桿部的彎曲變形程度，但淬火延遲時間(保溫結束后轉移至淬火過程)較長，一般為15～20s(高于GJB3763規定最大值10s)，較長的淬火延遲時間影響桿件的固溶效果，造成剪切、抗拉強度等力學性能指標偏低。

采用震底式連續水淬爐(以下簡稱“連續爐”)進行TC4鈦合金的固溶處理時，其淬火轉移時間≤1s，可確保產品剪切、抗拉強度等力學性能合格。但因連續爐主要通過震動傳送產品，無法對桿部進行吊裝處理，導致TC4鈦合金桿件固溶后，桿部易發生彎曲變形，直線度較差。

為保證TC4鈦合金桿件的力學性能符合要求，現采用連續爐對TC4鈦合金桿件進行固溶處理。針對桿件固溶后的桿部彎曲問題，通過機械校直方式解決。傳統的機械校直一般為鉗工錘擊或光輪碾壓，二者均不易操作且需反復多次操作，勞動強度高，生產效率低，校直效果差；而且桿件表面會存在錘擊凹坑或碾壓條紋。此外，桿部彎曲過度、強度過高的產品，難以通過錘擊或碾壓校直。

發明內容

本發明的目的在于提供一種TC4鈦合金彎曲變形桿件真空熱處理校直方法，以解決現有技術中利用機械校直方法處理桿件的桿部彎曲問題時校直效果差的技術問題。

為實現上述目的，本發明TC4鈦合金彎曲變形桿件真空熱處理校直方法的技術方案是：TC4鈦合金彎曲變形桿件真空熱處理校直方法，先將桿件的桿部放入校直工裝內進行桿部定型，再將桿件同校直工裝一起放入真空退火爐中；之后，將真空退火爐抽真空，加熱升溫至520～590℃，升溫速率≤25℃/min，保溫時間240～480min，保溫過程中持續抽真空；保溫結束時停止抽真空，同時向真空退火爐內充入惰性氣體進行冷卻，保證真空退火爐內壓力在1.5×10⁵～1.9×10⁵Pa；當爐溫降至≤100℃時，將桿件同校直工裝一起出爐空冷至室溫。

有益效果是：本發明的校直方法通過調整熱處理時效溫度和裝爐方式，利用定型后的工件在高溫真空熱處理時，桿部剛性降低，回彈應力消除的現象，使最終校直后的桿部直線度與定型時的桿部直線度一致，且不再回彈；同時產品的各項力學性能均滿足要求。該校直方法簡單易操作，勞動強度低，校直效果好；而且桿件表面不會留下凹坑和條紋。對于桿部彎曲過度、強度過高的產品同樣適用。