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钛及钛合金的热处理

 一兵个人图书馆 2020-03-24

下面这个片段是摘自《金属加工(热加工)》杂志

真空热处理

由于钛异常活泼,很容易受碳、氧、氢、氧的污染,使合金性能变坏,所以钛合金热处理时应采用真空炉或氩气保护;如果在氧化性气氛中加热,则应严格控制和去除工件表面氧化层。需要进行真空热处理的钛合金零件也越来越多,除了通常进行的钛合金钣金件和铸件的去应力退火、钛合金紧固标准件的固溶处理和时效处理、钛合金的除氢退火均需在真空炉中进行以外,高强度钛合金钣金零件的约束时效处理也必须在真空炉中进行。真空热处理是钛合金零件制造过程中的关键工序,其最终性能在很大程度上取决于热处理的正确进行。

真空热处理的一个主要参数是真空工作压强,航空工业标准规定:在真空退火过程中,为避免因真空压强过低而产生真空表面腐蚀,一般应将真空工作压强控制在不小于2×10-3Pa。也有采用高纯氩气进行分压控制的。

惰性气体可以作为保护性气氛的加热介质,也可用于真空固溶处理时的淬火介质。由于钛的化学活性比较高,所以对于氩气的纯度也有更高的要求。纯度不小于99.99%的纯氩一般不适用于钛合金的热处理。国外标准中规定了对惰性气体(氦和氩)的露点要求为不高于-54℃。航标规定采用符合GB/T10624的高纯氩,纯度不小于99.999%。

国内外的有关标准均未对真空炉热处理后工件的出炉温度做出规定,航标规定了真空热处理后工件应在200℃以下出炉空冷。在惰性气体或真空中加热的钛件表面出现淡黄色氧化膜时可不清除;若零件表面存在淡蓝色、蓝色或灰色氧化膜时必须按空气炉规定清除。

固溶处理淬火允许延迟时间

钛合金固溶处理加热完成后的冷却要严格按淬火要求进行,如果冷速过低,合金的相成分发生明显扩散,将严重影响时效强化效果。通常钛合金工件淬火允许的延迟时间必须符合表1的要求。

表1 钛合金最长淬火延迟时间

最小截面厚度/mm

最长延迟时间/s

≤0.6

6

0.6~25

10

2.5~25

15

>25

30

钛合金在空气电炉加热氧化层去除

钛合金半成品、零件、结构件的热处理可以在电炉中加热,但不应在气体火焰炉或重油炉中加热。钛合金件表面的氧化层必须清除,其清除方法包括酸洗、化学铣切、喷砂或机加工等。钛合金的精加工件表面的氧化层去除后,还应根据规定清除一定厚度的基体金属,其具体参数见表2。

表2 去除基体金属最小深度

加热温度/℃

加热时间/h

≤0.2

0.2~0.5

0.5~1

1~2

2~6

6~10

10~20

500~600

不要求

8

13

13

13

25

51

600~700

8

13

25

25

51

76

76

700~760

13

25

25

51

76

76

152

760~820

25

25

51

76

142

152


820~930

51

76

142

152

254

930~980

76

142

152

254

980~1100

152

254

356

注:在进行多道次加热时,可在最后一道加热后消除氧化层,加热时间以各次相加计算。

更专业细致的钛合金知识,小编还是推荐大家读一下:《美国金属学会热处理手册E卷---非铁合金的热处理》。

这本书是由世界上非铁合金热处理各研究领域的数百位著名专家撰写而成,并汇集了大量可靠的非铁合金热处理技术参考信息。通过这些信息可以帮助科学家、工程师和技术人员解决他们在非铁合金热处理过程中所遇到的问题。

本书详细、深入地介绍了各类典型非铁合金体系(铝、铜、镍、钛、镁及其合金等非铁合金)的热处理与性能方面的实用参考数据,并涵盖了热处理新工艺和新发展。这些资料源于多年非铁合金热处理的生产实际。

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来源:热处理生态圈

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