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鈦及鈦合金鍛造生產(chǎn)之機械加工

2022-08-12 09:50:25

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常用鈦合金鍛造工藝性能分析

1、常用鈦合金鍛造工藝性能數(shù)據(jù)

根據(jù)理論研究和工廠生產(chǎn)經(jīng)驗，將α型、近α型、α﹢β型和近β型常用鈦合金鍛造工藝性能數(shù)據(jù)分別匯總于表1～表6。

從表1～表6的數(shù)據(jù)可以看出，多數(shù)鈦合金鑄錠的開坯溫度在1150℃～1200℃范圍內，部分鈦合金鑄錠開坯的始鍛溫度在1050℃～1100℃范圍內；這兩個溫度區(qū)都位于β相區(qū)內，而且前者高于相變溫度很多，原因有二：其一，合金在β相區(qū)的塑形高、變形抗力低，為了爭取更長的鍛造時間，有利于提高生產(chǎn)率；其二，鑄錠開坯的坯料主要是供給鍛造作毛坯，其組織經(jīng)過大變形程度的鍛造后，還可以得到改善，不致于影響鍛件性能，故選擇生產(chǎn)率高的工藝。

從表1～表6的數(shù)據(jù)可以看出，壓力機上模鍛的始鍛溫度不但大大低于鑄錠開坯的始鍛溫度，而且低于α／β相變溫度30℃～50℃，多數(shù)鈦合金的模鍛溫度在930℃～970℃范圍內，這是為了確保在α﹢β相區(qū)變形，以獲得鍛件需要的組織性能。由于鍛錘模鍛需要多次打擊，操作時間較長，其成品鍛件的模鍛加熱溫度可以比壓力機鍛造適當提高10℃～20℃.但是，為了保證鈦合金成品鍛件的組織和力學性能，所以鍛造工序的終鍛溫度都應控制在α﹢β兩相區(qū)。

從表1～表6的數(shù)據(jù)還可以看出，多數(shù)鈦合金預成形的始鍛溫度稍微高于相變溫度或在相變溫度附近。預成形等過渡工序的始α／β鍛溫度都低于鑄錠開坯，高于模鍛的始鍛溫度，在這個溫度區(qū)變形既照顧了生產(chǎn)率，又為鍛件準備了組織較好的毛坯。

表1 α型鈦合金的鍛造工藝性能數(shù)據(jù)

合金牌號	相變溫度／℃	鍛造溫度范圍／℃	允許變形程度／%
工業(yè)純鈦	α→β：885～900	鑄錠開坯：1050～650 預成形：950～650 模鍛：950～650	40～50 30～40 30～40
TA7	α→α﹢β：930～970 β→α﹢β：1040～1090	鑄錠開坯：1180～900 預成形：1100～850 錘上模鍛：1100～900 壓力機上模鍛:1020～850	30～50 40～70 40～70 40～70
TA13	α﹢β→β：895±10	鑄錠開坯：1050～750 預成形：950～700 錘上模鍛：880～700 環(huán)形件軋制：860～650	30～50 40～70 40～70 40～70
TA16	α﹢β→β：920±20	鑄錠開坯：1180～900 預成形：1100～850 錘上模鍛：1100～900 壓力機上模鍛:1020～850 板材軋制：1050～800 管材穿孔與熱軋:1120～800	40～50 50～60 50～70 50～70 50～70 50～70

表2 近α型鈦合金的鍛造工藝性能數(shù)據(jù)

合金牌號	相變溫度／℃	鍛造溫度范圍／℃	允許變形程度／%
TA11	α﹢β→β:1040	鑄錠開坯：1190～900 預成形：1000～800 模鍛：1000～800	30～50 30～60 30～60
TA12	α﹢β→β：940±20	鑄錠開坯：1200～900 預成形：1040～850 錘上模鍛：1040～800 壓力機上模鍛：1030～800	30～50 30～55 30～55 30～55
TA15	α﹢β→β：1020±30	鑄錠開坯：1180～900 預成形：1080～900 錘上模鍛：1020～900 壓力機上模鍛：1000～900	20～30 40～50 40～50 40～50
TA18	β→α﹢β：925±10	鑄錠開坯：1050～750 預成形：950～750 模鍛：900～700	50～70 50～70 40～50
TA19	α﹢β→β：990±30	鑄錠開坯：1150～850 預成形：1000～800 錘上模鍛：980～800 壓力機上模鍛：950～800	30～60 40～70 40～70 40～70
TC1	α﹢β→β：920～930	鑄錠開坯：1150～850 預成形：1000～850 錘上模鍛：950～800 壓力機上模鍛：910～750	30～60 40～70 40～70 40～70
TC2	α﹢β→β：940±20	鑄錠開坯：1080～850 預成形：980～800 錘上模鍛：950～800 壓力機上模鍛：930～750	30～50 40～70 40～70 40～70

表3 α﹢β型鈦合金的鍛造工藝性能數(shù)據(jù)

合金牌號	相變溫度／℃	鍛造溫度范圍／℃	允許變形程度／%
TC4	α﹢β→β: 980～1010	鑄錠開坯：1200～850 預成形：1000～800 錘上模鍛：980～800 壓力機上模鍛：950～800	30～60 40～70 40～70 40～70
TC6	α﹢β→β：980±20	鑄錠開坯：1150～850 預成形：1050～800 錘上模鍛：950～800 壓力機上模鍛：950～800 等溫擠壓：940	30～60 40～70 40～70 40～70
TC11	α﹢β→β：1000±20	鑄錠開坯：1200～900 預成形：980～800 錘上模鍛：980～850 壓力機上模鍛：970～800	30～60 40～65 40～65 40～65
TC16	α﹢β→β：860±20	鑄錠開坯：1150～850 預成形：1000～850 模鍛：950～700 旋轉鍛造：820～650	30～60 40～70 40～70 10～20
TC17	α﹢β→β：890±15	鑄錠開坯：1100～800 α﹢β模鍛：845～700 壓力機上模鍛：950～800	50～70 30～50 β區(qū)：40～60 α﹢β區(qū)：20～40
TC18	β→α﹢β：750±10	鑄錠開坯：1180～850 預成形：1020～800 錘上模鍛：950～800 壓力機上模鍛：840～750 擠壓、軋制：1050～750	30～50 40～70 40～70 20～50 20～60

表4 近β型鈦合金的鍛造工藝性能數(shù)據(jù)

合金	相變溫度／℃	鍛造溫度范圍／℃	允許變形程度／%	超塑性溫度／℃
TB2	α﹢β→β: 730～750	鑄錠開坯：1150～850	30～60	板材750
TB3	α→β﹢β：750±10	鑄錠開坯：1150～850 坯料改鍛：1050～800 旋轉鍛造：760～600	30～60 40～70 10～30
TB5	α﹢β→β：750～770	鑄錠開坯：1150～850 坯料改鍛：1050～800 旋轉鍛造：740～600	30～60 40～65 10～20	板材750～800
TB6	α﹢β→β：800±15	鑄錠開坯：1150～850 預成形：840～700 錘上模鍛：800～680 壓力機上模鍛：780～680 等溫模鍛：780～760	50～70 40～60 40～50 40～60 30～50注	770
注：在α﹢β變形

表5 α型鈦合金的鍛造工藝性能數(shù)據(jù)

類型	牌號	熱導率/ m-1·℃-1	類型	牌號	熱導率/ m-1·℃-1	類型	牌號	熱導率/ m-1·℃-1
α型	工業(yè)純鈦	20℃/19.3 800℃/18.4	近α型	TC1	20℃/19.3 800℃/18.4	近β型	TB2	20℃/19.3 800℃/18.4
TA7	20℃/19.3 800℃/18.4	TC2	20℃/19.3 800℃/18.4	TB3	20℃/19.3 800℃/18.4
TA13	20℃/19.3 800℃/18.4	α+β型	TC4	20℃/19.3 800℃/18.4	TB5	20℃/19.3 800℃/18.4
TA16	20℃/19.3 800℃/18.43	TC6	20℃/19.3 800℃/18.43	碳素鋼	20	20℃/19.3 800℃/18.43
近α型	TA11	20℃/19.3 800℃/18.4	TC11	20℃/19.3 800℃/18.4	45	20℃/19.3 800℃/18.4
TA12	20℃/19.3 800℃/18.4	TC16	20℃/19.3 800℃/18.4	滲碳鋼	12Cr2Ni4A	20℃/19.3 800℃/18.4
TA15	20℃/19.3 800℃/18.4	TC17	20℃/19.3 800℃/18.4	軸承鋼	GCr15	20℃/19.3 800℃/18.4
TA18	20℃/19.3 800℃/18.4	TC18	20℃/19.3 800℃/18.4	調質高強度鋼	40CrNiMoA	20℃/19.3 800℃/18.4
TA19	20℃/19.3 800℃/18.4	近β型	TB6	20℃/19.3 800℃/18.4	超高強度鋼	40CrNi2Si2MoVA	20℃/19.3 800℃/18.4

表6 鈦合金坯料的加熱和保溫時間

坯料MAX厚度或直徑/mm	坯料入爐后升溫到始鍛溫度的時間（不大于）/mm	保溫時間/min	坯料在爐中的停留時間（不大于）/h
(不小于)	（不大于）
≤10	5	10	50	1.0
15	8	12	50	1.0
20	10	15	50	1.0
25	10	15	50	1.0
30	10	15	50	1.0
35	15	20	60	1.0
40	15	20	60	1.0
50	15	25	60	1.0
60	15	30	60	1.5
80	15	35	75	2.0
100	20	45	75	2.0
120	20	50	90	2.0
140	25	55	90	2.0
160	25	60	120	2.5
180	30	70	120	2.5
200	30	80	120	2.5
225	35	90	150	3.0
250	35	100	150	3.0
300	40	120	210	4.0
350	40	130	210	4.0
400	50	160	240	4.5
注:大截面的坯料Z好分段加熱，即先預熱至800℃后再在加熱爐的高溫區(qū)或另外的高溫爐內加熱