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鈦合金鑄件在機加工過程中發生開裂，對開裂的鑄件進行了化學成分分析、斷口分析、金相檢驗和能譜分析。結果表明：鑄件有鑄造過程中產生的縮孔缺陷，補焊前未將缺陷完全去除，導致其在焊接應力和機加工應力的共同作用下開裂。

  開裂鑄件材料為ＺＴＡ１５鈦合金，生產丈藝流程為：熱等靜壓?探傷?補焊?熱處理?終檢測，在機加工過程中發現有裂紋。本文分析了鑄件開裂的原因，并提出了改進措施。 
 

  鈦合金鑄造過程中產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，鑄件表面常出現壓陷，需要進行補焊修正。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，兩側斷口不完全閉合，可能是鑄造產生的縮孔缺陷。

斷口分析發現：斷口除個別區域有熔融特征，總體上為韌性斷裂，熔融特征區和韌窩區能譜分析結果基本一致，氧含量均均較高。

宏觀檢驗表明鑄件進行過補焊，補焊前未將原缺陷完全去除，焊接導致裂紋表面發生一定程度的氧化，因此能譜分析時熔融區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 區顯微組織為針狀α＋晶間β＋部分殘應力的晶界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應力，原始缺陷處易產生應力集中，且鑄件的塑性較低，最終在焊接應力和加工應力的共同作用下發生開裂。


改進措施：
建議調整熱等靜壓工藝，減少縮孔和縮松等鑄造缺陷的產生；如果產生鑄造缺陷，對缺陷進行焊接修補時應將原始缺陷完全清除。