ＴＡ１５ 鈦合金鑄件開裂原因分析

                                                                                                                       
                                                                                                                   ＴＡ１５ 鈦合金鑄件開裂原因分析


   ＺＴＡ１５鈦合金鑄件在機(jī)加工過程中發(fā)生開裂，對(duì)開裂的鑄件進(jìn)行了化學(xué)成分分析、斷口分析、金相檢驗(yàn)和能譜分析。結(jié)果表明：鑄件有鑄造過程中產(chǎn)生的縮孔缺陷，補(bǔ)焊前未將缺陷完全去除，導(dǎo)致其在焊接應(yīng)力和機(jī)加工應(yīng)力的共同作用下開裂。

  開裂鑄件材料為ＺＴＡ１５鈦合金，生產(chǎn)丈藝流程為：熱等靜壓?探傷?補(bǔ)焊?熱處理?終檢測(cè)，在機(jī)加工過程中發(fā)現(xiàn)有裂紋。本文分析了鑄件開裂的原因，并提出了改進(jìn)措施。 
 

  鈦合金鑄造過程中產(chǎn)生的缺陷的主要有氣孔、縮孔和縮松、黏砂、裂紋、冷隔和流痕、夾雜、毛刺及偏芯等。

  鈦合金的補(bǔ)縮性能差，縮松是鈦合金鑄件中普遍存在的缺陷，可以通過熱等靜壓處理來(lái)消除。但大尺寸的海綿狀縮松熱等靜壓處理后，鑄件表面常出現(xiàn)壓陷，需要進(jìn)行補(bǔ)焊修正。與其他金屬的鑄造縮孔相比，鈦合金鑄造縮孔表面有金屬光澤。 

宏觀分析表明，鑄件裂紋附近表面金屬光澤明顯，裂紋中間部位有較大縫隙，兩側(cè)斷口不完全閉合，可能是鑄造產(chǎn)生的縮孔缺陷。

斷口分析發(fā)現(xiàn)：斷口除個(gè)別區(qū)域有熔融特征，總體上為韌性斷裂，熔融特征區(qū)和韌窩區(qū)能譜分析結(jié)果基本一致，氧含量均均較高。

宏觀檢驗(yàn)表明鑄件進(jìn)行過補(bǔ)焊，補(bǔ)焊前未將原缺陷完全去除，焊接導(dǎo)致裂紋表面發(fā)生一定程度的氧化，因此能譜分析時(shí)熔融區(qū)與韌窩斷裂面氧含量均較高。

鑄件本體顯微組織為魏氏組織。原β晶界清晰可見，熱影響 區(qū)顯微組織為針狀α＋晶間β＋部分殘應(yīng)力的晶界α，焊縫組織為針狀α＋晶間β＋極少量殘留的晶界α。粗大的魏氏組織使鑄件存在較大的內(nèi)應(yīng)力，原始缺陷處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，且鑄件的塑性較低，最終在焊接應(yīng)力和加工應(yīng)力的共同作用下發(fā)生開裂。


改進(jìn)措施：
建議調(diào)整熱等靜壓工藝，減少縮孔和縮松等鑄造缺陷的產(chǎn)生；如果產(chǎn)生鑄造缺陷，對(duì)缺陷進(jìn)行焊接修補(bǔ)時(shí)應(yīng)將原始缺陷完全清除。