TC4钛合金、TC11钛合金、高温合金的热模锻造与常规锻造的优势分析

与等温锻造一样，钛合金加工技术热模锻造也是一种较有发展前途的精密锻造工艺。所不同的是热模锻造的模具温度高于普通锻造的模具温度，但低于等温锻造的模具温度。典型的热模锻造模具温度比坯料温度低110～225℃。与等温锻造相比较，模具温度的降低，可以较广泛地选用模具材料，但成形很薄和复杂形状锻件的能力稍差。

热模锻造与常规锻造相比，具有如下优点：

(1)降低锻件材料消耗因热模锻造时，减轻了模具接触坯料的激冷和材料的加工硬化，提高了材料的可锻能力，因此允许锻件带有较小圆角半径、较小拔模斜度和较小锻造余量，从而大大减少了锻件的质量。例如，某Ti-6Al-4V合金结构零件，质量为28kg，采用常规锻造工艺生产的锻件质量为154kg，而采用热模锻造工艺生产的锻件质量为109kg，两种方法相差45kg。

(2)减少锻造操作次数，提高压力机的工作能力因热模锻造时，模具温度较高，坯料温降少，常规锻造需两火、三火或更多火才能成形的锻件，热模锻造只需一次，多则两火就能完成。又由于热模锻造，金属的变形抗力较低，相对地增大了设备的工作能力。

(3)减少锻件的机械加工量因为生产的锻件接近零件的重量和轮廓尺寸，故与常规锻造生产的锻件相比较，机械加工中材料的去除量减少。

(4)产品的均匀性较好因锻造过程中，温度梯度大为减小，由温度梯度造成的变形不均易减轻，故产品的组织及性能的均匀性、一致性优于常规锻造生产锻件，但不及等温锻造生产的锻件。

热模锻造时，坯料虽有温降，但仍处在锻造温度范围，变形抗力上升不像常规锻造时那样急剧。热模锻造时使用的应变速率在0.05～0.2s-1范围内变化，若应变速率太低，坯料温度可能降低。

在钛合金的热模锻造中，锻造加热温度、应变速率、预成形坯的显微组织和保压时间是极重要的因素，对成形件的尺寸精度和显微组织起决定的作用。通常较低的应变速率和较长的保压时间提高了精密成形的可能性。而预制坯的显微组织对材料的流动应力和超塑性有直接的影响，尤其对锻后组织影响较大，不能企图通过等温锻造或热模锻造完全消除原材料中的缺陷和晶粒不均匀。

目前，钛合金、高温合金是否采用热模锻造工艺主要取决于锻件总成本或产品的均匀性和一致性的需要。该工艺发展趋势是利用常规锻造预制坯，最后进行等温或热模终锻。