钛合金钛棒钛锻件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒的热处理

钛合金钛棒钛锻件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒的热处理

航天钛合金工业QJ 1993-1990标准

1、主题内喜与适用范国

本标准规定了钛及钛合金热处理的设备、种类,工艺规范,操作注意事项、质量检验等有关要求

本标准适用于GB3620中所规定的钛及似合金零件的热处理

2、引用标准

GB3620钛及钛合金牌号和化学成分

GB6611钛及钛合金术语

QJ1428热处理炉温控制与测量

QJ1573钛合金化学酸洗生产说明书

3、分类

钛及钛合金按退火状态的组织分类(见表1)

4、设备

4.1钛及钛合金热处理宜优先果用真空炉或情性气氮(氩气,氮气)炉,其气氛据点应低于-20℃也可采用保温或密封性良好的空气电阻炉、严禁采用还原性气氛、吸热性气氛的炉子。

表1

4.2炉工作区域的温度均匀性及测控仪表的精度应达到QJ1428中的Ⅲ类或Ⅲ类以上加热炉的规定,并应按上述标准的要求,定期进行检验

4.3配置尺寸适宜的水槽或油槽,并能附设循环冷却装置及温度指示器

4.4配备适用的吊具、夹具等工艺装置

5、热处理种类及目的

钛合金钛棒钛锻件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒通常采用的热处理种类有:退火、固溶处理和时效

5.1钛合金棒退火

退火分为:消除应力退火、再结晶退火、阶段处理、等温退火和去氢退火等

5.1.1钛合金棒消除应力退火

可减少或消除冷加工和焊接工艺过程中产生的应力,避免零件由于残余应力而引起服役中的变形及开裂。可使零件的尺寸和性能比较稳定

5.1.2钛合金棒再结晶退火

可消除零件变形后产生的加工硬化,稳定组织,降低强度,提高塑性,充分恢复成形能

5.1.3钛合金棒阶段处理

可使零件获得与再结晶退火相同的综合效果,提高热强性及组织稳定性,断裂韧性也得到改善

5.1.4钛合金棒等温退火

可使零件获得高塑性、低强度及最大组织稳定性

5.1.5钛合金棒去氢退火

消除氢脆

5.2钛合金棒固溶处理

钛棒固溶处理能得到亚稳定组织,为时效强化创造必要的条件时效使固溶处理后的钛合金得到强化,获得良好的综合性能

6、工艺规范

6.1钛合金钛棒钛锻件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒退火工艺规范

6.1.1钛合金钛棒钛锻件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒消除应力退火和再结品退火工艺规范见表2

6.1.2钛合金钛棒钛锻件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒等温退火和阶段处理工艺规范见表3

6.1.3钛合金钛棒钛锻件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒退火温度、保温时间可根据零件原材料状态、截面尺寸和变形程序选取。为使氧化污染降至最低程度,温度尽可能低,时间尽可能短。具体规定如下：

    a板材、半制品的退火温度宜选用下限,檸材、锻件的退火温度宜选用中,上限;

       b.按表2、表3中的公式计算保温时间时,壁厚大于S0mm的零件应适当减小,附带工艺装备的零件应适当增加,

6.1.4a-β钛合金的再结品退火也可采用每小时小于150℃的速度炉冷至530℃,再出炉空冷至室温

6.1.5去氢退火的温度与再结品退火相同,保温时间可根据吸氢程度、零件厚度等在0.5~3h之间选取,其真空度不低于133×10Pa。

表2

表3 

  注:1)直接较人等温炉内或者将退火炉门打开快速冷至等温温度;

2)T—保温时间,min

3)A-保温附闻系数,lmin/mm

4）D-零件最大厚度,mm

6.1.6各种牌号钛及钛合金的相变温度、再结晶温度可参考附录B(参考件)中表B1

6.2固溶处理工艺规范

6.2,1固溶处理工艺规范见表4

6.2.2影响固溶处理质量的主要因素是固溶温度、保温时间、转移时间和冷却方式,具体规定如下:

a对β相稳定元素含量较少,强度要求高的零件及棒材、锻件,固溶温度宜选用上限;对β相稳定元素含量较多,塑性要求好的零件及各种板材,固溶温度宜选用下限

b.为达到充分固溶又减小氧化污染,保温时间应尽可能短。棒材、锻件应选用大的保温时间系数,板材及半制品选用小的保温时间系数;

c,转移时间尽可能短,一般情况下,厚度小于2mm的薄件不应超过4(TB2合金除外),其它零件不应超过15s;

d.若能达到零件性能要求对于易变形的薄件,a-B钛合金允许油中冷却,B钛合金允许空气中冷却;

e.淬火后水温应不超过40℃

注淬火见GB6611钛及钛合金术语

6.2.3为减小变形和污染,固溶处理前的零件可在600~650℃进行预热

6.2.4同一零件的固溶处理次数不得超过二次,重复处理的保温时间可适当缩短。

6.2.5一般情况下,焊接件不推荐固溶处理

6.3时效工艺规君

6.3.1时效工艺规范见表4。

表4

注T- 保温时间,min

  A- 保温时间系数,2~3min/mm

  D- 零件最大厚度、mm

6.32时效温度和时间要合理选取,时效温度取下限时,时效时间则应取中上限;反之亦然。为获得较高的热稳定性、熟强性及断裂韧性时,时效温度和时间都应取上限

6.3.3淬火和时效的间隔时间不作规定,

63.4时效可与淬火后热校形一道进行。温度和时间按时效工艺规范选取

63.5经过固溶时效的零件,为了消除机加应力,可进行补充时效,补充时效的温度要稍低于原时效温度,保温时间为1~4b

7 、 操作注意响项

7.1钛合金钛棒钛锻件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒待热处理零件、试样和工艺装备的表面不应有危害零件质量的水,油污、卤素化合物低熔点金属等任何其它杂物。与零件接触的工艺装备表面,还不应有易剥落的氢化皮。

7.2生产所用的炉子以及工艺装备,使用前应初底清理和烘干,惰性气氛炉在升温前可采取预抽真空和通入隋性气体,以排净炉内的有害气体

7.3进行固溶处理时,除了惰性气氛炉和真空炉外,其它炉子均应到温装炉,装炉零件的数量和放置,应能保证在最短时间内使零件均匀地达到规定的温度范围

7.4尺寸相差悬殡的不同零件应避免同炉处理,以防薄壁零件加热时间过长

7.5同炉次零件有不同截面厚度时,应按最大截面厚度计算保温时间

7.6在高温加热时,为防止形状复杂的零件和薄壁零件翘曲交形,应采用必要的工艺装备

7.7采用真空炉或惰性气氛炉进行各种退火、时效时,需随炉冷却到20C以下,方可停机停气取出零件空冷。

7.8采用空气电阻炉进行高温加热时,零件表面应涂保护涂料

7.9热处理后受污染的零件,可采用机械加工或化学锐切方法去除基底金属污染层,具体规定如下：

  a依据每道工序所采用的温度,时间,参照附录A(参考件)中表A1,确定相应的最小深度基底金属去除量;

   b.依据多道热处理工序所采用的量高温度,累计保温时间参照附录A(参考件)中表

   A1确定总的最小深度基底金属去除量。去除工序可在最后一道热处理完成后进行,

7.10去除零件表面的氧化皮,可采用喷砂等机械方法或按QJ1573进行化学酸洗

8、质量检查

8.1钛合金钛棒钛锻件TC4钛棒TC11钛棒TA9钛棒检查操作者的操作过程和执行工艺规范的正确性

8.2对表面质量要求高的零件,应百分之百地检查零件表面有无划伤、碰伤等

8.3对机械性能进行检验应符合有关技术文件

8.4按技术文件验收对吸气污染有严格要求的零件,

9.技术安全

9.1操作者应严格守操作规程

9.2按本标准要求结合单位实际情况制汀相应的技术安全措施

附录

基底金属污染层去除

钛及钛合金相变温度、再结晶温度