常用钛合金锻造工艺性能分析

　　1.1、常用钛合金锻造工艺性能数据

　　根据理论研究和工厂生产经验，将α型、近α型、α﹢β型和近β型常用钛合金锻造工艺性能数据分别汇总于表1～表4。

　　从表1～表4的数据可以看出，多数钛合金铸锭的开坯温度在1150℃～1200℃范围内，部分钛合金铸锭开坯的始锻温度在1050℃～1100℃范围内；这两个温度区都位于β相区内，而且前者高于相变温度很多，原因有二：其一，合金在β相区的塑形高、变形抗力低，为了争取更长的锻造时间，有利于提高生产率；其二，铸锭开坯的坯料主要是供给锻造作毛坯，其组织经过大变形程度的锻造后，还可以得到改善，不致于影响锻件性能，故选择生产率高的工艺。

　　从表1～表4的数据可以看出，压力机上模锻的始锻温度不但大大低于铸锭开坯的始锻温度，而且低于α／β相变温度30℃～50℃，多数钛合金的模锻温度在930℃～970℃范围内，这是为了确保在α﹢β相区变形，以获得锻件需要的组织性能。由于锻锤模锻需要多次打击，操作时间较长，其成品锻件的模锻加热温度可以比压力机锻造适当提高10℃～20℃.但是，为了保证钛合金成品锻件的组织和力学性能，所以锻造工序的终锻温度都应控制在α﹢β两相区。

　　从表1～表4的数据还可以看出，多数钛合金预成形的始锻温度稍微高于相变温度或在相变温度附近。预成形等过渡工序的始α／β锻温度都低于铸锭开坯，高于模锻的始锻温度，在这个温度区变形既照顾了生产率，又为锻件准备了组织较好的毛坯。

　　表1 α型钛合金的锻造工艺性能数据

合金牌号	相变温度／℃	锻造温度范围／℃	允许变形程度／%
工业纯钛	α→β：885～900	铸锭开坯：1050～650 预成形：950～650 模锻：950～650	40～50 30～40 30～40
TA7	α→α﹢β：930～970 β→α﹢β：1040～1090	铸锭开坯：1180～900 预成形：1100～850 锤上模锻：1100～900 压力机上模锻：1020～850	30～50 40～70 40～70 40～70
TA13	α﹢β→β：895±10	铸锭开坯：1050～750 预成形：950～700 锤上模锻：880～700 环形件轧制：860～650	30～50 40～70 40～70 40～70
TA16	α﹢β→β：920±20	铸锭开坯：1180～900 预成形：1100～850 锤上模锻：1100～900 压力机上模锻：1020～850 板材轧制：1050～800 管材穿孔与热轧：1120～800	40～50 50～60 50～70 50～70 50～70 50～70

表2 近α型钛合金的锻造工艺性能数据

合金牌号	相变温度／℃	锻造温度范围／℃	允许变形程度／%
TA11	α﹢β→β:1040	铸锭开坯：1190～900 预成形：1000～800 模锻：1000～800	30～50 30～60 30～60
TA12	α﹢β→β：940±20	铸锭开坯：1200～900 预成形：1040～850 锤上模锻：1040～800 压力机上模锻：1030～800	30～50 30～55 30～55 30～55
TA15	α﹢β→β：1020±30	铸锭开坯：1180～900 预成形：1080～900 锤上模锻：1020～900 压力机上模锻：1000～900	20～30 40～50 40～50 40～50
TA18	β→α﹢β：925±10	铸锭开坯：1050～750 预成形：950～750 模锻：900～700	50～70 50～70 40～50
TA19	α﹢β→β：990±30	铸锭开坯：1150～850 预成形：1000～800 锤上模锻：980～800 压力机上模锻：950～800	30～60 40～70 40～70 40～70
TC1	α﹢β→β：920～930	铸锭开坯：1150～850 预成形：1000～850 锤上模锻：950～800 压力机上模锻：910～750	30～60 40～70 40～70 40～70
TC2	α﹢β→β：940±20	铸锭开坯：1080～850 预成形：980～800 锤上模锻：950～800 压力机上模锻：930～750	30～50 40～70 40～70 40～70

表3 α﹢β型钛合金的锻造工艺性能数据

合金牌号	相变温度／℃	锻造温度范围／℃	允许变形程度／%
TC4	α﹢β→β: 980～1010	铸锭开坯：1200～850 预成形：1000～800 锤上模锻：980～800 压力机上模锻：950～800	30～60 40～70 40～70 40～70
TC6	α﹢β→β：980±20	铸锭开坯：1150～850 预成形：1050～800 锤上模锻：950～800 压力机上模锻：950～800 等温挤压：940	30～60 40～70 40～70 40～70
TC11	α﹢β→β：1000±20	铸锭开坯：1200～900 预成形：980～800 锤上模锻：980～850 压力机上模锻：970～800	30～60 40～65 40～65 40～65
TC16	α﹢β→β：860±20	铸锭开坯：1150～850 预成形：1000～850 模锻：950～700 旋转锻造：820～650	30～60 40～70 40～70 10～20
TC17	α﹢β→β：890±15	铸锭开坯：1100～800 α﹢β模锻：845～700 压力机上模锻：950～800	50～70 30～50 β区：40～60 α﹢β区：20～40
TC18	β→α﹢β：750±10	铸锭开坯：1180～850 预成形：1020～800 锤上模锻：950～800 压力机上模锻：840～750 挤压、轧制：1050～750	30～50 40～70 40～70 20～50 20～60

表4 近β型钛合金的锻造工艺性能数据

合金	相变温度／℃	锻造温度范围／℃	允许变形程度／%	超塑性温度／℃
TB2	α﹢β→β: 730～750	铸锭开坯：1150～850	30～60	板材750
TB3	α→β﹢β：750±10	铸锭开坯：1150～850 坯料改锻：1050～800 旋转锻造：760～600	30～60 40～70 10～30
TB5	α﹢β→β：750～770	铸锭开坯：1150～850 坯料改锻：1050～800 旋转锻造：740～600	30～60 40～65 10～20	板材750～800
TB6	α﹢β→β：800±15	铸锭开坯：1150～850 预成形：840～700 锤上模锻：800～680 压力机上模锻：780～680 等温模锻：780～760	50～70 40～60 40～50 40～60 30～50^注	770
注：在α﹢β变形

　　1.1、常用钛合金锻造工艺性能数据

　　根据理论研究和工厂生产经验，将α型、近α型、α﹢β型和近β型常用钛合金锻造工艺性能数据分别汇总于表1～表4。

　　表1 α型钛合金的锻造工艺性能数据

类型	牌号	热导率/ m^-1·℃^-1	类型	牌号	热导率/ m^-1·℃^-1	类型	牌号	热导率/ m^-1·℃^-1
α型	工业纯钛	20℃/19.3 800℃/18.4	近α型	TC1	20℃/19.3 800℃/18.4	近β型	TB2	20℃/19.3 800℃/18.4
	TA7	20℃/19.3 800℃/18.4	近α型	TC2	20℃/19.3 800℃/18.4		TB3	20℃/19.3 800℃/18.4
	TA13	20℃/19.3 800℃/18.4	α+β型	TC4	20℃/19.3 800℃/18.4		TB5	20℃/19.3 800℃/18.4
	TA16	20℃/19.3 800℃/18.43		TC6	20℃/19.3 800℃/18.43	碳素钢	20	20℃/19.3 800℃/18.43
近α型	TA11	20℃/19.3 800℃/18.4		TC11	20℃/19.3 800℃/18.4	碳素钢	45	20℃/19.3 800℃/18.4
	TA12	20℃/19.3 800℃/18.4		TC16	20℃/19.3 800℃/18.4	渗碳钢	12Cr2Ni4A	20℃/19.3 800℃/18.4
	TA15	20℃/19.3 800℃/18.4		TC17	20℃/19.3 800℃/18.4	轴承钢	GCr15	20℃/19.3 800℃/18.4
	TA18	20℃/19.3 800℃/18.4		TC18	20℃/19.3 800℃/18.4	调质高强度钢	40CrNiMoA	20℃/19.3 800℃/18.4
	TA19	20℃/19.3 800℃/18.4	近β型	TB6	20℃/19.3 800℃/18.4	超高强度钢	40CrNi2Si2MoVA	20℃/19.3 800℃/18.4

表6 钛合金坯料的加热和保温时间

坯料最大厚度或直径/mm	坯料入炉后升温到始锻温度的时间（不大于）/mm	保温时间/min		坯料在炉中的停留时间（不大于）/h
坯料最大厚度或直径/mm	坯料入炉后升温到始锻温度的时间（不大于）/mm	(不小于)	（不大于）	坯料在炉中的停留时间（不大于）/h
≤10	5	10	50	1.0
15	8	12	50	1.0
20	10	15	50	1.0
25	10	15	50	1.0
30	10	15	50	1.0
35	15	20	60	1.0
40	15	20	60	1.0
50	15	25	60	1.0
60	15	30	60	1.5
80	15	35	75	2.0
100	20	45	75	2.0
120	20	50	90	2.0
140	25	55	90	2.0
160	25	60	120	2.5
180	30	70	120	2.5
200	30	80	120	2.5
225	35	90	150	3.0
250	35	100	150	3.0
300	40	120	210	4.0
350	40	130	210	4.0
400	50	160	240	4.5
注:大截面的坯料最好分段加热，即先预热至800℃后再在加热炉的高温区或另外的高温炉内加热

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