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發(fā)表于 2012-7-31 11:40:52
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鈦的熱處理方法
7 u/ S( s5 ?0 ^( f8 I" ` j一.鈦的基本熱處理:7 u$ v2 x5 u' N1 J+ X" I: R
工業(yè)純鈦是單相α 型組織，雖然在890℃以上有α-β 的多型體轉(zhuǎn)變，但由于& u6 k9 C$ j7 y c: \
相變特點決定了它的強化效應(yīng)比較弱，所以不能用調(diào)質(zhì)等熱處理提高工業(yè)純鈦的
* M3 c" y+ ~- \* N, b8 ]6 D, _機械強度。工業(yè)純鈦唯一的熱處理就是退火。它的主要退火方法有三種：1 再結(jié)) ]& z+ t# @9 o0 F+ T
晶退火 2 消應(yīng)力退火 3 真空退火。前兩種的目的都是消除應(yīng)力和加工硬化效應(yīng)，! q+ |# g) B2 @8 |' S) h6 ]8 i
以恢復(fù)塑性和成型能力。9 X, f* b5 y2 R- v
工業(yè)純鈦在材料生產(chǎn)過程中加工硬度效應(yīng)很大。圖2-26 所示為經(jīng)不同冷加: J: e( t1 V0 f. }( A
工后，TA2 屈服強度的升高，因此在鈦材生產(chǎn)過程中，經(jīng)冷、熱加工后，為了恢
$ O! S6 t2 w. ?- m/ N4 T3 S0 ^1 n復(fù)塑性，得到穩(wěn)定的細晶粒組織和均勻的機械性能，應(yīng)進行再結(jié)晶退火。工業(yè)純* U/ s: X8 ~' h! E; t
鈦的再結(jié)晶溫度為550-650℃，因此再結(jié)晶退火溫度應(yīng)高于再結(jié)晶溫度，但低于5 X6 ~6 G0 `$ P5 B" {& T1 z# ?
α-β 相的轉(zhuǎn)變溫度。在650-700℃退火可獲得最高的綜合機械性能（因高于700℃
+ w, L" B3 ?! H0 i的退火將引起晶粒粗大，導(dǎo)致機械性能下降）。退火材料的冷加工硬化一般經(jīng)% s" A$ ?" ]% W- [
10-20 分鐘退火就能消除。這種熱處理一般在鈦材生產(chǎn)單位進行。為了減少高溫
0 g5 P% @4 n- V熱處理的氣體污染并進一步脫除鈦材在熱加工過程中所吸收的氫氣，目前一般鈦
3 H0 M6 Y4 z" `- m* f' a5 c# f材生產(chǎn)廠家都要求真空氣氛下的退火處理。+ Q: p, w- y) i& ]& i' t7 \6 [
為了消除鈦材在加工過程（如焊接、爆炸復(fù)合、制造過程中的輕度冷變形）
8 w0 V5 ]9 z4 @$ n" r中的殘余應(yīng)力，應(yīng)進行消應(yīng)力熱處理。
& d( A5 B X; D- V$ [5 a消應(yīng)力退火一般不需要在真空或氬氣氣氛中進行，只要保持爐內(nèi)氣氛為微氧
( G6 V8 U( g ]2 G化性即可。% r- s4 m8 N$ T1 K
二.鈦及鈦合金的熱處理:
' P3 y/ }& t+ y為了便于進行機械工業(yè)加并得到具有一定性能的鈦和鈦合金，以滿足各種* V, E; r7 H, o7 }4 o
產(chǎn)品對材料性能的要求，需要對鈦及鈦合金進行熱處理。. z0 x0 Z9 g% x
1．工業(yè)純鈦（TA1、TA2、TA3）的熱處理& _% d( i2 p* V; W' }, M8 d
α-鈦合金從高溫冷卻到室溫時，金相組織幾乎全是α 相，不能起強化作用，
+ \3 B6 |1 E# x% u因此，目前對α-鈦只需要進行消應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火和真空退火處理。前
2 D$ _5 ~' x; ^- X# Q( }2 \0 |$ D兩種是在微氧化爐中進行，而后者則應(yīng)在真空爐中進行。
* z5 `" n8 x; o0 N$ V（一）消應(yīng)力退火
+ j+ C1 W7 S& ~/ B為了消除鈦和鈦合金在熔鑄、冷加工、機械加工及焊接等工藝過程中所產(chǎn)生0 S: P' [; n+ a5 b+ L- N
的內(nèi)應(yīng)力，以便于以后加工，并避免在使用過程中由于內(nèi)應(yīng)力存在而引起開裂破
9 D5 x- H& k* s4 c1 S壞，對α-鈦應(yīng)進行消除應(yīng)力退火處理。消除應(yīng)力退火溫度不能過高、過低，因為
" [2 ]) d" t7 J' c9 y# }過高引起晶粒粗化，產(chǎn)生不必要的相變而影響機械性能，過低又會使應(yīng)力得不到
4 e6 K% W% ? g7 [: q消除，所以，一般是選在再結(jié)晶溫度以下。對于工業(yè)純鈦來說，消除應(yīng)力退火的4 [, Q! n$ x: i2 @: S
加熱溫度為500-600℃。加熱時間應(yīng)根據(jù)工件的厚度及保溫時間來確定。為了提
9 C% }% E( Q6 ?/ ?6 r高經(jīng)濟效果并防止不必要的氧化，應(yīng)選擇能消除大部分內(nèi)應(yīng)力的最短時間。工業(yè)
. J3 g1 |0 S2 ?) w# U# W純鈦消除應(yīng)力退火的保溫時間為15-60 分鐘，冷卻方式一般采用空冷。
/ G! g" c7 K* D, l0 x（二）再結(jié)晶退火（完全退火）
M. p: T7 O# z$ D# k W: D/ Nα-鈦大部分在退火狀態(tài)下使用，退火可降低強度、提高塑性，得到較好的綜; p. }0 _% p+ v; ~: e9 D
合性能。為了盡可能減少在熱處理過程中氣體對鈦材表面污染，熱處理溫度盡可# R: p! k* V4 A( q( z& f) r
能選得低些。工業(yè)純鈦的退火溫度高于再結(jié)晶溫度，但低于α 向β 相轉(zhuǎn)變的溫度0 J2 b# F0 C; w2 L( _# Y! w/ [
120-200℃，這時所得到的是細晶粒組織。加熱時間視工件厚度而定，冷卻方式
/ S, m. @! x! ` E) g9 k$ W( X+ N7 g一般采用空冷。對于工業(yè)純鈦來說，再結(jié)晶退火的加熱溫度為680-700℃，保溫
' n6 b2 u1 v8 K1 L3 i. b! O3 p時間為30-120 分鐘。規(guī)范的選取要根據(jù)實際情況來定，通常加熱溫度高時，保. t+ f4 X8 g4 W
溫時間要短些。
! y# Q w, \3 R3 d- l1 G需要指出的是，退火溫度高于700℃時，而且保溫時間長時，將引起晶粒粗: _! o0 N# R9 N3 V/ [) Q& ~" b5 a
化，導(dǎo)致機械性能下降，同時，晶粒一旦粗化，用現(xiàn)有的任何熱處理方法都難以
' J# }7 W4 n" C使之細化。為了避免晶粒粗化，可采取下列兩種措施：
$ Z& @' g( T0 o1）盡可能將退火溫度選在700℃以下。
, a" e/ ^' ?4 g o; \: C1 s( H r2） 退火溫度如果在700℃以上時，保溫時間盡可能短些，但在一般情況下，
2 N4 m; s i( t4 r! I+ {每mm 厚度不得少于3 分鐘，對于所有工件來講，不能小于15 分鐘。
& F- O( S. Z1 W4 B（三）真空退火" r# f, j* |; z% W4 h( E4 e. Q
鈦中的氫雖無強化作用，但危害性很大，能引起氫脆。氫在α-鈦中的溶解" t* Y* U8 Z0 J F/ I4 u
度很小，主要呈TiH2 化合物狀態(tài)存在，而TiH2 只在300℃以下才穩(wěn)定。如將α-
; _1 F$ D6 a* q( t/ `; J" ^! i5 ^$ ^鈦在真空中進行加熱，就能將氫降低至0.1%以下。當(dāng)鈦中含氫量過多時需要除
8 P& t8 h3 n" i, Z氫，為了除氫或防止氧化，必須進行真空退火。真空退火的加熱溫度與保溫時間，
% i1 L( o4 X0 ~與再結(jié)晶退火基本相同。冷卻方式為在爐中緩冷卻到適當(dāng)?shù)臏囟龋缓蟛拍荛_爐，( ?9 ?; o5 t: \+ h3 A
真空度不能低于5×10-4mmHg。 |
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