鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒的熱處理

航天鈦合金工業(yè)QJ 1993-1990標準

1、主題內(nèi)喜與適用范國

本標準規(guī)定了鈦及鈦合金熱處理的設(shè)備、種類,工藝規(guī)范,操作注意事項、質(zhì)量檢驗等有關(guān)要求

本標準適用于GB3620中所規(guī)定的鈦及似合金零件的熱處理

2、引用標準

GB3620鈦及鈦合金牌號和化學成分

GB6611鈦及鈦合金術(shù)語

QJ1428熱處理爐溫控制與測量

QJ1573鈦合金化學酸洗生產(chǎn)說明書

3、分類

鈦及鈦合金按退火狀態(tài)的組織分類(見表1)

4、設(shè)備

4.1鈦及鈦合金熱處理宜優(yōu)先果用真空爐或情性氣氮(氬氣,氮氣)爐,其氣氛據(jù)點應(yīng)低于-20℃也可采用保溫或密封性良好的空氣電阻爐、嚴禁采用還原性氣氛、吸熱性氣氛的爐子。

表1

4.2爐工作區(qū)域的溫度均勻性及測控儀表的精度應(yīng)達到QJ1428中的Ⅲ類或Ⅲ類以上加熱爐的規(guī)定,并應(yīng)按上述標準的要求,定期進行檢驗

4.3配置尺寸適宜的水槽或油槽,并能附設(shè)循環(huán)冷卻裝置及溫度指示器

4.4配備適用的吊具、夾具等工藝裝置

5、熱處理種類及目的

鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒通常采用的熱處理種類有:退火、固溶處理和時效

5.1鈦合金棒退火

退火分為:消除應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火、階段處理、等溫退火和去氫退火等

5.1.1鈦合金棒消除應(yīng)力退火

可減少或消除冷加工和焊接工藝過程中產(chǎn)生的應(yīng)力,避免零件由于殘余應(yīng)力而引起服役中的變形及開裂?？墒沽慵某叽绾托阅鼙容^穩(wěn)定

5.1.2鈦合金棒再結(jié)晶退火

可消除零件變形后產(chǎn)生的加工硬化,穩(wěn)定組織,降低強度,提高塑性,充分恢復(fù)成形能

5.1.3鈦合金棒階段處理

可使零件獲得與再結(jié)晶退火相同的綜合效果,提高熱強性及組織穩(wěn)定性,斷裂韌性也得到改善

5.1.4鈦合金棒等溫退火

可使零件獲得高塑性、低強度及最大組織穩(wěn)定性

5.1.5鈦合金棒去氫退火

消除氫脆

5.2鈦合金棒固溶處理

鈦棒固溶處理能得到亞穩(wěn)定組織,為時效強化創(chuàng)造必要的條件時效使固溶處理后的鈦合金得到強化,獲得良好的綜合性能

6、工藝規(guī)范

6.1鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒退火工藝規(guī)范

6.1.1鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒消除應(yīng)力退火和再結(jié)品退火工藝規(guī)范見表2

6.1.2鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒等溫退火和階段處理工藝規(guī)范見表3

6.1.3鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒退火溫度、保溫時間可根據(jù)零件原材料狀態(tài)、截面尺寸和變形程序選取。為使氧化污染降至最低程度,溫度盡可能低,時間盡可能短。具體規(guī)定如下：

    a板材、半制品的退火溫度宜選用下限,檸材、鍛件的退火溫度宜選用中,上限;

       b.按表2、表3中的公式計算保溫時間時,壁厚大于S0mm的零件應(yīng)適當減小,附帶工藝裝備的零件應(yīng)適當增加,

6.1.4a-β鈦合金的再結(jié)品退火也可采用每小時小于150℃的速度爐冷至530℃,再出爐空冷至室溫

6.1.5去氫退火的溫度與再結(jié)品退火相同,保溫時間可根據(jù)吸氫程度、零件厚度等在0.5~3h之間選取,其真空度不低于133×10Pa。

表2

表3 

  注:1)直接較人等溫爐內(nèi)或者將退火爐門打開快速冷至等溫溫度;

2)T—保溫時間,min

3)A-保溫附聞系數(shù),lmin/mm

4）D-零件最大厚度,mm

6.1.6各種牌號鈦及鈦合金的相變溫度、再結(jié)晶溫度可參考附錄B(參考件)中表B1

6.2固溶處理工藝規(guī)范

6.2,1固溶處理工藝規(guī)范見表4

6.2.2影響固溶處理質(zhì)量的主要因素是固溶溫度、保溫時間、轉(zhuǎn)移時間和冷卻方式,具體規(guī)定如下:

a對β相穩(wěn)定元素含量較少,強度要求高的零件及棒材、鍛件,固溶溫度宜選用上限;對β相穩(wěn)定元素含量較多,塑性要求好的零件及各種板材,固溶溫度宜選用下限

b.為達到充分固溶又減小氧化污染,保溫時間應(yīng)盡可能短。棒材、鍛件應(yīng)選用大的保溫時間系數(shù),板材及半制品選用小的保溫時間系數(shù);

c,轉(zhuǎn)移時間盡可能短,一般情況下,厚度小于2mm的薄件不應(yīng)超過4(TB2合金除外),其它零件不應(yīng)超過15s;

d.若能達到零件性能要求對于易變形的薄件,a-B鈦合金允許油中冷卻,B鈦合金允許空氣中冷卻;

e.淬火后水溫應(yīng)不超過40℃

注淬火見GB6611鈦及鈦合金術(shù)語

6.2.3為減小變形和污染,固溶處理前的零件可在600~650℃進行預(yù)熱

6.2.4同一零件的固溶處理次數(shù)不得超過二次,重復(fù)處理的保溫時間可適當縮短。

6.2.5一般情況下,焊接件不推薦固溶處理

6.3時效工藝規(guī)君

6.3.1時效工藝規(guī)范見表4。

表4

注T- 保溫時間,min

  A- 保溫時間系數(shù),2~3min/mm

  D- 零件最大厚度、mm

6.32時效溫度和時間要合理選取,時效溫度取下限時,時效時間則應(yīng)取中上限;反之亦然。為獲得較高的熱穩(wěn)定性、熟強性及斷裂韌性時,時效溫度和時間都應(yīng)取上限

6.3.3淬火和時效的間隔時間不作規(guī)定,

63.4時效可與淬火后熱校形一道進行。溫度和時間按時效工藝規(guī)范選取

63.5經(jīng)過固溶時效的零件,為了消除機加應(yīng)力,可進行補充時效,補充時效的溫度要稍低于原時效溫度,保溫時間為1~4b

7 、 操作注意響項

7.1鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒待熱處理零件、試樣和工藝裝備的表面不應(yīng)有危害零件質(zhì)量的水,油污、鹵素化合物低熔點金屬等任何其它雜物。與零件接觸的工藝裝備表面,還不應(yīng)有易剝落的氫化皮。

7.2生產(chǎn)所用的爐子以及工藝裝備,使用前應(yīng)初底清理和烘干,惰性氣氛爐在升溫前可采取預(yù)抽真空和通入隋性氣體,以排凈爐內(nèi)的有害氣體

7.3進行固溶處理時,除了惰性氣氛爐和真空爐外,其它爐子均應(yīng)到溫裝爐,裝爐零件的數(shù)量和放置,應(yīng)能保證在最短時間內(nèi)使零件均勻地達到規(guī)定的溫度范圍

7.4尺寸相差懸殯的不同零件應(yīng)避免同爐處理,以防薄壁零件加熱時間過長

7.5同爐次零件有不同截面厚度時,應(yīng)按最大截面厚度計算保溫時間

7.6在高溫加熱時,為防止形狀復(fù)雜的零件和薄壁零件翹曲交形,應(yīng)采用必要的工藝裝備

7.7采用真空爐或惰性氣氛爐進行各種退火、時效時,需隨爐冷卻到20C以下,方可停機停氣取出零件空冷。

7.8采用空氣電阻爐進行高溫加熱時,零件表面應(yīng)涂保護涂料

7.9熱處理后受污染的零件,可采用機械加工或化學銳切方法去除基底金屬污染層,具體規(guī)定如下：

  a依據(jù)每道工序所采用的溫度,時間,參照附錄A(參考件)中表A1,確定相應(yīng)的最小深度基底金屬去除量;

   b.依據(jù)多道熱處理工序所采用的量高溫度,累計保溫時間參照附錄A(參考件)中表

   A1確定總的最小深度基底金屬去除量。去除工序可在最后一道熱處理完成后進行,

7.10去除零件表面的氧化皮,可采用噴砂等機械方法或按QJ1573進行化學酸洗

8、質(zhì)量檢查

8.1鈦合金鈦棒鈦鍛件TC4鈦棒TC11鈦棒TA9鈦棒檢查操作者的操作過程和執(zhí)行工藝規(guī)范的正確性

8.2對表面質(zhì)量要求高的零件,應(yīng)百分之百地檢查零件表面有無劃傷、碰傷等

8.3對機械性能進行檢驗應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)文件

8.4按技術(shù)文件驗收對吸氣污染有嚴格要求的零件,

9.技術(shù)安全

9.1操作者應(yīng)嚴格守操作規(guī)程

9.2按本標準要求結(jié)合單位實際情況制汀相應(yīng)的技術(shù)安全措施

附錄

基底金屬污染層去除

鈦及鈦合金相變溫度、再結(jié)晶溫度