一种钛及钛合金方坯及其锻造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钛及钛合金方坯及其锻造方法。
【背景技术】
[0002]随着材料技术的不断发展，各行业对钛材的要求也越来越高，对于高品质、高成材率且低成本的钛材更是热切需求。
[0003]然而，由于现行的钛及钛合金方坯的制备工艺并不成熟，常规方法都是采用快锻机在平砧上进行自由锻造。但是该方法容易导致坯料开裂，为了维持锻造温度则需要增加回炉加热次数，甚至需要停锻冷却后去除缺陷才能继续锻造，大大耽搁了生产进度，使得生产效率极低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有的钛及钛合金方坯的锻造方法中存在的成本高、成材率低的问题，提供一种成本低且成材率高的钛及钛合金方坯的锻造方法。
[0005]为此，本发明提供一种钛及钛合金方坯的锻造方法，该方法包括:将钛锭及钛合金锭进行一个火次以上的第一次锻造以开坯得到中间坯，冷却清理所述中间坯的表面，并在加热后在精锻机上进行一个火次以上的第二次锻造，其中，所述第一次锻造的条件包括:开煅温度为900°C以上，终锻温度为750°C以上，变形量为60体积％以上；所述第二次锻造的条件包括:开煅温度为850°C以上，终锻温度为750°C以上，变形量为65体积％以上。
[0006]本发明还提供了由上述方法锻造而得的钛及钛合金方坯。
[0007]通过本发明的钛及钛合金方坯的锻造方法，可以获得长度更长的钛及钛合金方坯，其光坯成材率可达到82 %以上，且成本较低，利于工业化生产。
[0008]本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0009]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0010]本发明提供一种钛及钛合金方坯的锻造方法，其中，该方法包括:将钛锭及钛合金锭进行一个火次以上的第一次锻造以开坯得到中间坯，冷却清理所述中间坯的表面，并在加热后在精锻机上进行一个火次以上的第二次锻造，其中，所述第一次锻造的条件包括:开煅温度为900°c以上，终锻温度为750°C以上，变形量为60体积％以上；所述第二次锻造的条件包括:开煅温度为850°C以上，终锻温度为750°C以上，变形量为65体积％以上。
[0011]根据本发明，采用本发明的方法可以对本领域常规的用于制备钛及钛合金方坯的钛锭及钛合金锭的锻造，例如，可以是TAU TA2、TA3、TCU TC2、TC3、TC4、TBU TB2、TB3、TB22 等的锭材，其中，TAU TA2、TA3、TCU TC2、TC3、TC4、TBU TB2、TB3、TB22 为中国对钛材的编号，TAU TA2、TA3、TCU TC2、TC3、TC4、TBU TB2、TB3的具体的成分可参见国家标准GB/T3620.1-2007 中记载的，而 TB22 的成分(重量％ ):A1 3.5-4.5，V 21-23，C 彡 0.03，N <0.04，0.01, O ^ 0.15, Fe < 0.15，余量为钛。为了获得成材率更高，尺寸精度更高，表面质量更好，生产效率更高，性能更优，产品一致性更高效果，本发明优选采用TC4或TB22作为所述钛锭或钛合金锭。本发明对所述钛锭或钛合金锭的重量没有特别的限定，为了获得更长更宽的钛方坯，优选情况下，采用的钛锭或钛合金锭的重量为2000kg以上。
[0012]根据本发明，优选情况下，所述钛锭或钛合金锭的直径为660-1000mm。可以通过购买获得具有上述直径的锭材，也可以通过本领域常规的炼制方法将购买而得的不具有指定直径的锭材进行熔炼浇注成指定尺寸的锭材。
[0013]根据本发明，将所述钛锭或钛合金锭进行所述第一次锻造，就可以得到用于第二次锻造的中间坯。为了减少锻造中造成的锭材的损失，同时又为了保证第一次锻造开坯所得中间坯能够更好地用于第二次锻造，优选地，所述第一次锻造的条件包括:开煅温度为1000-1050°C，终锻温度为780-850 °C，变形量为60-70体积％。其中，上述变形量应当理解为第一次锻造的所有火次达到的总的变形量。
[0014]对第一次锻造的时间并无特别的限定，可以根据具体的情况进行选择，例如可以为10-20min (指的是一个火次的时间)。
[0015]其中，为了使得钢锭达到开煅温度，可以将钢锭先在加热炉内加热至开煅温度，例如在900-1100°C下加热100-400min。所述变形量是指铸锭到中间坯的截面积变化。通过所述第一次锻造，能够使得钛锭或钛合金锭完整地开坯为一块中间坯，无需进行头尾锯切，且将经过所述第一次锻造形成的中间坯用于所述第二次锻造就可以获得平直度较好、截面尺寸精确的钛及钛合金方坯，从而即可提高钛及钛合金方坯的成材率，又可以获得质量优良的方还广品。
[0016]根据本发明，优选情况下，所述第一次锻造可以在快锻机中进行。本发明对所述快锻机的种类并没有特别的限定，只要能够保证本发明的第一次锻造的条件即可，优选地，所述快锻机为4500吨快锻机、3800吨快锻机等。
[0017]根据本发明，所述第一次锻造可以进行一个火次以上，这取决于坯料的情况，优选1-3个火次，其中一个火次完成后都可以进行表面清理，为了能够达到下一个火次的开煅温度，在进行表面清理后可以对中间坯进行加热处理，例如可以在900-1100°C下加热100_400mino
[0018]根据本发明，将回炉加热后的中间坯进行第二次锻造即可获得优良的钛及钛合金方坯。优选地，所述第二次锻造的条件包括:开煅温度为940-970°C，终锻温度为780-840°C，变形量为70-90体积％。其中，上述变形量应当理解为第二次锻造的所有火次达到的总的变形量。
[0019]对第二次锻造的时间并无特别的限定，可以根据具体的情况进行选择，例如可以为8-15min (指的是一个火次的时间)。
[0020]更优选地，在所述第二锻造中，开煅温度与终锻温度的温度差优选为100°C以上，更优选为100-170°c (即所述第二次锻造的开煅温度比终锻温度高出100°C以上的温度，优选高出100-170°c )，从而使得第二次锻造的锻造过程中具有比较稳定的温度，且虽然其锻造时间较短，但是却需要完成较大的变形量。采用这样的第二次锻造条件，可以小锭子直接锻造成以整支方坯，而大锭子锻造成3支以内的方坯(优选I支)，从而减少了锯切量，提高了成材率。同时，由于经过第一次锻造稳定地进行开坯后，再经过第二次锻造快速地进行锻造成坯，可以使得所得的方坯平直度较好，截面尺寸精确，从而可以减少后去的铣削量，进一步地提高了成材率。另外，由于所述第二次锻造的开煅温度和终锻温度温差小，可以避免在锻造过程中温度的降低而造成开裂，从而获得表面质量更为优异的钛及钛合金方坯。
[0021]根据本发明，所述第二次锻造在精锻机中进行，本发明对所述精锻机的种类并没有特别的限定，只要能够保证本发明的第二次锻造的条件即可，优选地，所述精锻机为1800吨精锻机等。