鈦合金鍛件缺陷及防治

鈦合金鍛件缺陷及防治

　     鈦合金鍛造時，由于工藝規范不當，原材料質量控制不嚴等原因，鍛件可能會存在各種缺陷。常見的缺陷有以下幾種：

　1、β脆性

　　β脆性是由于鍛件過熱引起的。α和（α+β）鈦合金，尤其是（α+β）鈦合金，如果鍛造加熱溫度過高，超過了其β轉變溫度，致使鍛件低倍組織晶粒大，呈等軸狀；顯微組織中α相沿粗大的原始β晶粒的晶界及晶內呈條狀析出。結果是鍛件在室溫下的塑性降低，這種現象叫β脆性。
 

　　鈦合金鍛件的過熱缺陷不能通過熱處理的方法來修復，而必須通過再次加熱到β轉變溫度以下（如果鍛件允許）進行塑性變形才能修復。

為了防止過熱發生，鈦合金加熱時，應嚴格控制爐溫，定期測定爐膛合格區溫度，合理安排裝料位和裝料量不能大多。采用電阻加熱時，爐膛兩側要設置擋板，以免坯料過分接近碳化硅棒而引起過熱。檢測各爐號合金的實際β轉變溫度，也是防止過熱的有效措施。
 

　　2、局部粗晶

　　在錘上或壓力機上模鍛時，由于鈦合金的導熱性較差，坯料表層與模具接觸過程中溫度降低很多，加上坯料表面與模具上下模間摩擦的影響，坯料中間部分受到強烈變形，表面變形程度小，使原材料的組織保留下來，就形成新局部粗晶。
 

　　為了避免鈦合金局部粗晶缺陷，可采取如下措施：采用預鍛工序，使終鍛時變形均勻；加強潤滑，改善坯料與模具間的摩擦；充分預熱模具，以減少坯料在鍛造過程的溫度下降。
 

　　3、裂紋

　　鈦合金鍛造表面裂紋主要是終鍛溫度低于鈦合金的充分再結晶溫度時產生的。在模鍛過程中，坯料與模具接觸時間過長，由于鈦合金的導熱性差，容易引起坯料表面冷卻到低于允許的終鍛溫度，也會引起鍛件表面裂紋。為控制裂紋的發生，在壓力機上模鍛時，可采用玻璃潤滑劑，或在錘上鍛造時，盡量縮短坯料同下模的接觸時間。
 

　　4、殘留鑄造組織

　　鍛造鈦合金鑄錠時，如果鍛造比不夠大或鍛造方法不當，鍛件會殘留下鑄造組織。解決此缺陷的方法就是增大鍛造比和采用反復鐓拔。
 

　　5、亮條

　　所謂鈦合金鍛件中的亮條，是存在于低倍組織中的一條條具有異樣光亮度的肉眼可見的帶。由于光照角度的差異，亮條可以比基體金屬亮，也可比基體金屬暗。在橫斷面上，它呈點狀或片狀；在縱斷面上，則為平滑長條，其長度從十多毫米到數米不等。產生亮條的原因主要有兩個：一是鈦合金化學成分偏析，二是鍛造過程的變形熱效應。
 

　　亮條對鈦合金的性能有一定影響，特別是對塑性和高溫性能影響較大。防止亮條出現的措施是嚴格控制冶煉中化學成分的偏析；正確選擇鍛造熱力規范（加熱溫度、變形程度、變形速度等），以避免鍛件各處溫度因變形熱效應而相差太大。
 

　　6、α脆化層

　　α脆化層主要是鈦合金在高溫時氧和氮通過疏松的氧化皮，向金屬內部擴散，使表層金屬的氧和氮的含量增加，從而使表層組織中α相的數量增多。當表層金屬的氧和氮含量達到一定數值后，表層組織就可能完全由α相所組成。這樣鈦合金的表面就形成了α較多或完全為α相的表層。這種α相構成的表面層，通常稱為α脆化層。鈦合金坯料表面的α脆化層過厚，鍛造時可能導致坯料開裂。
 

　　α脆化層的厚度與鍛造或熱處理時使用加熱爐類型、爐內氣體性質、毛坯或零件的加熱溫度和保溫時間密切相關。隨加熱溫度升高、保溫時間的增長厚度增加；隨爐氣中氧和氮含量的增多而加厚。因此，為了避免這種脆化層過厚，對鍛造或熱處理的加熱溫度、保溫時間以及爐氣性質等，必須加以適當控制。
 

　　α、β以及（α+β）鈦合金都可能形成α脆化層。但α鈦合金對形成α脆化層特別敏感，而β鈦合金要在加熱到980℃以上才會形成α脆化層。
 

　　7、氫脆

　　氫脆有兩種類型：應變時型和氫化物型。處于晶格間隙內的氫原子在應力作用下，經過一定時間擴散聚集到應力集中的缺口處。由于氫原子與位錯的交互作用使位錯被釘住，不能自由運動，從而使基體變脆的現象叫做應變時效型氫脆。高溫下溶入固溶體的氫，隨溫度下降以氫化物形式析出，而使鈦合金變脆的現象就叫做氫化物型氫脆。這兩種類型的氫脆，在鈦和鈦合金中都可能出現。
 

　　氫脆問題是鈦合金中氫含量超標引起的。因此，工業鈦合金中要求氫含量必須控制在0.015%以內。
 

　　為了防止或減少氫脆，鍛造或熱處理時應使爐子略帶氧化性氣氛，對于氫含量超過規定以及重要的鈦合金零件，可進行真空退火，以消除氫脆。

 

來源：搜鈦網

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