鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒的熱處理

航天鈦合金工業QJ 1993-1990標準

1、主題內喜與適用范國

本標準規定了鈦及鈦合金熱處理的設備、種類,工藝規范,操作注意事項、質量檢驗等有關要求

本標準適用于GB3620中所規定的鈦及似合金零件的熱處理

2、引用標準

GB3620鈦及鈦合金牌號和化學成分

GB6611鈦及鈦合金術語

QJ1428熱處理爐溫控制與測量

QJ1573鈦合金化學酸洗生產說明書

3、分類

鈦及鈦合金按退火狀態的組織分類(見表1)

4、設備

4.1鈦及鈦合金熱處理宜優先果用真空爐或情性氣氮(氬氣,氮氣)爐,其氣氛據點應低于-20℃也可采用保溫或密封性良好的空氣電阻爐、嚴禁采用還原性氣氛、吸熱性氣氛的爐子。

表1

4.2爐工作區域的溫度均勻性及測控儀表的精度應達到QJ1428中的Ⅲ類或Ⅲ類以上加熱爐的規定,并應按上述標準的要求,定期進行檢驗

4.3配置尺寸適宜的水槽或油槽,并能附設循環冷卻裝置及溫度指示器

4.4配備適用的吊具、夾具等工藝裝置

5、熱處理種類及目的

鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒通常采用的熱處理種類有:退火、固溶處理和時效

5.1鈦合金棒退火

退火分為:消除應力退火、再結晶退火、階段處理、等溫退火和去氫退火等

5.1.1鈦合金棒消除應力退火

可減少或消除冷加工和焊接工藝過程中產生的應力,避免零件由于殘余應力而引起服役中的變形及開裂。可使零件的尺寸和性能比較穩定

5.1.2鈦合金棒再結晶退火

可消除零件變形后產生的加工硬化,穩定組織,降低強度,提高塑性,充分恢復成形能

5.1.3鈦合金棒階段處理

可使零件獲得與再結晶退火相同的綜合效果,提高熱強性及組織穩定性,斷裂韌性也得到改善

5.1.4鈦合金棒等溫退火

可使零件獲得高塑性、低強度及最大組織穩定性

5.1.5鈦合金棒去氫退火

消除氫脆

5.2鈦合金棒固溶處理

鈦棒固溶處理能得到亞穩定組織,為時效強化創造必要的條件時效使固溶處理后的鈦合金得到強化,獲得良好的綜合性能

6、工藝規范

6.1鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒退火工藝規范

6.1.1鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒消除應力退火和再結品退火工藝規范見表2

6.1.2鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒等溫退火和階段處理工藝規范見表3

6.1.3鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒退火溫度、保溫時間可根據零件原材料狀態、截面尺寸和變形程序選取。為使氧化污染降至最低程度,溫度盡可能低,時間盡可能短。具體規定如下：

    a板材、半制品的退火溫度宜選用下限,檸材、鍛件的退火溫度宜選用中,上限;

       b.按表2、表3中的公式計算保溫時間時,壁厚大于S0mm的零件應適當減小,附帶工藝裝備的零件應適當增加,

6.1.4a-β鈦合金的再結品退火也可采用每小時小于150℃的速度爐冷至530℃,再出爐空冷至室溫

6.1.5去氫退火的溫度與再結品退火相同,保溫時間可根據吸氫程度、零件厚度等在0.5~3h之間選取,其真空度不低于133×10Pa。

表2

表3 

  注:1)直接較人等溫爐內或者將退火爐門打開快速冷至等溫溫度;

2)T—保溫時間,min

3)A-保溫附聞系數,lmin/mm

4）D-零件最大厚度,mm

6.1.6各種牌號鈦及鈦合金的相變溫度、再結晶溫度可參考附錄B(參考件)中表B1

6.2固溶處理工藝規范

6.2,1固溶處理工藝規范見表4

6.2.2影響固溶處理質量的主要因素是固溶溫度、保溫時間、轉移時間和冷卻方式,具體規定如下:

a對β相穩定元素含量較少,強度要求高的零件及棒材、鍛件,固溶溫度宜選用上限;對β相穩定元素含量較多,塑性要求好的零件及各種板材,固溶溫度宜選用下限

b.為達到充分固溶又減小氧化污染,保溫時間應盡可能短。棒材、鍛件應選用大的保溫時間系數,板材及半制品選用小的保溫時間系數;

c,轉移時間盡可能短,一般情況下,厚度小于2mm的薄件不應超過4(TB2合金除外),其它零件不應超過15s;

d.若能達到零件性能要求對于易變形的薄件,a-B鈦合金允許油中冷卻,B鈦合金允許空氣中冷卻;

e.淬火后水溫應不超過40℃

注淬火見GB6611鈦及鈦合金術語

6.2.3為減小變形和污染,固溶處理前的零件可在600~650℃進行預熱

6.2.4同一零件的固溶處理次數不得超過二次,重復處理的保溫時間可適當縮短。

6.2.5一般情況下,焊接件不推薦固溶處理

6.3時效工藝規君

6.3.1時效工藝規范見表4。

表4

注T- 保溫時間,min

  A- 保溫時間系數,2~3min/mm

  D- 零件最大厚度、mm

6.32時效溫度和時間要合理選取,時效溫度取下限時,時效時間則應取中上限;反之亦然。為獲得較高的熱穩定性、熟強性及斷裂韌性時,時效溫度和時間都應取上限

6.3.3淬火和時效的間隔時間不作規定,

63.4時效可與淬火后熱校形一道進行。溫度和時間按時效工藝規范選取

63.5經過固溶時效的零件,為了消除機加應力,可進行補充時效,補充時效的溫度要稍低于原時效溫度,保溫時間為1~4b

7 、 操作注意響項

7.1鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒待熱處理零件、試樣和工藝裝備的表面不應有危害零件質量的水,油污、鹵素化合物低熔點金屬等任何其它雜物。與零件接觸的工藝裝備表面,還不應有易剝落的氫化皮。

7.2生產所用的爐子以及工藝裝備,使用前應初底清理和烘干,惰性氣氛爐在升溫前可采取預抽真空和通入隋性氣體,以排凈爐內的有害氣體

7.3進行固溶處理時,除了惰性氣氛爐和真空爐外,其它爐子均應到溫裝爐,裝爐零件的數量和放置,應能保證在最短時間內使零件均勻地達到規定的溫度范圍

7.4尺寸相差懸殯的不同零件應避免同爐處理,以防薄壁零件加熱時間過長

7.5同爐次零件有不同截面厚度時,應按最大截面厚度計算保溫時間

7.6在高溫加熱時,為防止形狀復雜的零件和薄壁零件翹曲交形,應采用必要的工藝裝備

7.7采用真空爐或惰性氣氛爐進行各種退火、時效時,需隨爐冷卻到20C以下,方可停機停氣取出零件空冷。

7.8采用空氣電阻爐進行高溫加熱時,零件表面應涂保護涂料

7.9熱處理后受污染的零件,可采用機械加工或化學銳切方法去除基底金屬污染層,具體規定如下：

  a依據每道工序所采用的溫度,時間,參照附錄A(參考件)中表A1,確定相應的最小深度基底金屬去除量;

   b.依據多道熱處理工序所采用的量高溫度,累計保溫時間參照附錄A(參考件)中表

   A1確定總的最小深度基底金屬去除量。去除工序可在最后一道熱處理完成后進行,

7.10去除零件表面的氧化皮,可采用噴砂等機械方法或按QJ1573進行化學酸洗

8、質量檢查

8.1鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒檢查操作者的操作過程和執行工藝規范的正確性

8.2對表面質量要求高的零件,應百分之百地檢查零件表面有無劃傷、碰傷等

8.3對機械性能進行檢驗應符合有關技術文件

8.4按技術文件驗收對吸氣污染有嚴格要求的零件,

9.技術安全

9.1操作者應嚴格守操作規程

9.2按本標準要求結合單位實際情況制汀相應的技術安全措施

附錄

基底金屬污染層去除

鈦及鈦合金相變溫度、再結晶溫度