一种tc18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺，其在电动螺旋压力机上实现分火次对TC18钛合金大型模锻件进行跨相区锻造的工艺方法，其能使模锻件获得性能优异的均匀网篮编织组织。其工艺步骤为，先下料；然后采用电动螺旋压力机对棒料进行β相区锻造，将棒料加热至相变点以下温度（Tβ-30～50）℃到温保温，然后将棒料随炉升温至（Tβ+20）℃并保温，再将棒料转移至螺旋压力机上进行锻造，锻造变形量控制在35%~60%；再次采用螺旋压力机对棒料进行α+β两相区模锻，将棒料加热至(α+β)两相区温度（Tβ-30～50）℃并保温，然后将棒料转移至螺旋压力机模腔中进行两相区模锻，模锻变形量控制在30%以内，得到锻件；最后对锻件进行热处理。
【专利说明】一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属材料的热加工【技术领域】，尤其是涉及钛合金材料的锻造技术领 域，具体为一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺。
【背景技术】
[0002] 钛合金因比强度高、综合性能优异而广泛应用于航空航天领域，其中钛合金的四 种组织状态中网篮组织和并列组织能够满足现代飞机设计高损伤容限理念，特别是均匀编 织的网篮组织能够获得更高的K rc值，TC18钛合金通常采用准β锻造的方法来获得网篮组 织，以获得综合性能较优的网篮组织。但是，目前TC18钛合金大型模锻件在实际生产过程 中存在以下两个问题： (1) 已有对TC18钛合金工艺参数的实验大多是在自由锻件上进行的，得出的实验结 果规律性不强，对实际TC18钛合金大型模锻件的生产指导意义不大； (2) TC18钛合金大型结构模锻件很难采用准β锻造工艺一火次将锻件打击到位，一般 需要分火次在β相区和α+β两相区进行跨相区多火次锻造成形，目前多采用液压压力机 对TC18钛合金进行准β锻造成形，但是其存在准β锻造工艺参数在生产中较难控制，组 织与性能的稳定性较差，常见TC18钛合金准β锻造组织不稳定举例见附图1。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明提供了一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工 艺，其能克服目前TC18钛合金大型模锻件在实际生产过程中通过自由锻实验得到的工艺 参数不适用于模锻生产的问题，并且能解决准β锻造工艺参数在生产中较难控制而导致 锻件的组织与性能的稳定性差的问题。
[0004] 其技术方案如下： 一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺，其包括以下工艺步骤，首先，下 料；然后采用电动螺旋压力机对棒料进行β相区锻造；再次采用螺旋压力机对所述棒料进 行α+β两相区模锻，得到锻件；最后对所述锻件进行热处理，其特征在于：所述对棒料进 行β相区锻造的具体操作为，先将棒料加热至相变点以下温度（T fi-30?50)°C到温保温， 然后将所述棒料随炉升温至（Tfi+20) °C并保温，再将所述棒料转移至螺旋压力机上进行锻 造，锻造变形量控制在35%~60% ; 所述对棒料进行α+β两相区模锻的具体操作为，将所述棒料加热至（α+β)两相区 温度（Tfi-30?50) °C并保温，然后将所述棒料转移至螺旋压力机模腔中进行两相区模锻， 模锻变形量控制在30%以内。
[0005] 其进一步特征在于： 其中所述棒料从电炉转移至所述螺旋压力机上的时间控制在40秒之内； 所述β相区锻造中将棒料加热至相变点以下温度（Tfi-30?50) °C到温后保温时间、 α+β两相区模锻过程中棒料加热至（α+β)两相区温度（Tfi-30?50) °C后的保温时间 均按照(保温系数0. 7min/_x棒料最大有效厚度）计算得到； 所述对棒料进行β相区锻造过程中棒料随炉升温至（Tfi+20) °C后的保温时间根据棒 料根据实际热透试验结果确定； 所述热处理的具体操作为，将所述锻件加热至835°C并保温3小时，随炉冷却至750°C 并保温2小时，空冷至室温，再将所述锻件加热至600°C并保温5小时后空冷至室温。
[0006] 本发明的有益效果在于：其在电动螺旋压力机上实现分火次对TC18钛合金大型 模锻件进行跨相区锻造的工艺方法，通过设置合理的工艺参数使模锻件获得性能优异的均 匀网篮编织组织，满足现代飞机设计理念的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1为目前TC18钛合金两相区锻造变形量过大的锻件显微组织图片； 图2为目前TC18钛合金β相区锻造变形量不足或温度过高的锻件显微组织图片； 图3为按照本发明按照本发明工艺在螺旋压力机上锻造模锻件显微组织图片一； 图4为按照本发明按照本发明工艺在螺旋压力机上锻造模锻件显微组织图片二。
【具体实施方式】
[0008] 实施例一： 一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺，其包括以下工艺步骤： (1) 下料； (2) 采用电动螺旋压力机对棒料进行β相区锻造：先将棒料加热至（Tfi-30) °C到温并 保温，然后将棒料随炉升温至（Tfi+20) °C并保温，再将棒料转移至螺旋压力机上进行锻造， 棒料从电炉转移至螺旋压力机上的时间控制转移时间控制在40秒以内，锤击次数为1击， 锻造变形量控制在45% ; (3) 再采用螺旋压力机对所述棒料进行α+β两相区模锻，得到锻件：将棒料加热至 (α+β)两相区温度（Tfi-40) °C并保温，然后将棒料转移至螺旋压力机模腔中进行两相区 模锻，棒料从电炉转移至螺旋压力机上的时间控制转移时间控制在40秒以内，锤击次数为 2击?3击，模锻总变形量控制在30%以内； (4) 最后对锻件进行热处理：将锻件加热至835°C并保温3小时，随炉冷却至750°C并 保温2小时，空冷至室温，再将所述锻件加热至600°C并保温5小时后空冷至室温。
[0009] 实施例二： 一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺，其包括以下工艺步骤： (1) 下料； (2) 采用电动螺旋压力机对棒料进行β相区锻造：先将棒料加热至（Tfi-50) °C到温并 保温，然后将棒料随炉升温至（Tfi+20) °C并保温，再将棒料转移至螺旋压力机上进行锻造， 棒料从电炉转移至螺旋压力机上的时间控制转移时间控制在40秒以内，锤击次数为1击， 锻造变形量控制在35% ; (3) 再采用螺旋压力机对所述棒料进行α+β两相区模锻，得到锻件：将棒料加热至 (α+β)两相区温度（Tfi-30) °C并保温，然后将棒料转移至螺旋压力机模腔中进行两相区 模锻，棒料从电炉转移至螺旋压力机上的时间控制转移时间控制在40秒以内，锤击次数为 2击?3击，模锻总变形量控制在30%以内； (4)最后对锻件进行热处理：将锻件加热至835°C并保温3小时，随炉冷却至750°C并 保温2小时，空冷至室温，再将所述锻件加热至600°C并保温5小时后空冷至室温。
[0010] 实施例三： 一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺，其包括以下工艺步骤： (1) 下料； (2) 采用电动螺旋压力机对棒料进行β相区锻造：先将棒料加热至（Tfi-40) °C到温并 保温，然后将棒料随炉升温至（Tfi+20) °C并保温，再将棒料转移至螺旋压力机上进行锻造， 棒料从电炉转移至螺旋压力机上的时间控制转移时间控制在40秒以内，锤击次数为1击， 锻造变形量控制在60% ; (3) 再采用螺旋压力机对所述棒料进行α+β两相区模锻，得到锻件：将棒料加热至 (α+β)两相区温度（Tfi-50) °C并保温，然后将棒料转移至螺旋压力机模腔中进行两相区 模锻，棒料从电炉转移至螺旋压力机上的时间控制转移时间控制在40秒以内，锤击次数为 2击?3击，模锻总变形量控制在30%以内； (4) 最后对锻件进行热处理：将锻件加热至835°C并保温3小时，随炉冷却至750°C并 保温2小时，空冷至室温，再将所述锻件加热至600°C并保温5小时后空冷至室温。
[0011] 上述三个实施例中，β相区锻造中将棒料加热至相变点以下温度（Τρ-30?50)°C 到温后保温时间、以及α+β两相区模锻过程中棒料加热至（α+β)两相区温度（Tfi-30? 50) °C后的保温时间均按照(保温系数0.7min/mmX棒料最大有效厚度）计算得到； 所述对棒料进行β相区锻造过程中棒料随炉升温至（Tfi+20) °C后的保温时间根据棒 料根据实际热透试验结果确定。
[0012] 按照本发明工艺在螺旋压力机上锻造模锻件的力学性能数据见下表：
【权利要求】
1. 一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺，其包括以下工艺步骤，首先， 下料；然后采用电动螺旋压力机对棒料进行0相区锻造；再次采用螺旋压力机对所述棒料 进行a + 0两相区模锻，得到锻件；最后对所述锻件进行热处理，其特征在于： 所述对棒料进行0相区锻造的具体操作为，先将棒料加热至相变点以下温度 (h-30?50) °C到温保温，然后将所述棒料随炉升温至（h+20) °C并保温，再将所述棒料 转移至螺旋压力机上进行锻造，锻造变形量控制在35°/『60% ; 所述对棒料进行a+0两相区模锻的具体操作为，将所述棒料加热至（a+0)两相区 温度（h-30?50) °C并保温，然后将所述棒料转移至螺旋压力机模腔中进行两相区模锻， 模锻变形量控制在30%以内。
2. 根据权利要求1所述的一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺，其特征 在于：棒料从电炉转移至所述螺旋压力机上的时间控制在40秒之内。
3. 根据权利要求1所述的一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺，其特 征在于：所述0相区锻造中将棒料加热至相变点以下温度（h-30?50) °C到温后保温时 间、a+0两相区模锻过程中棒料加热至（a+0)两相区温度（％-30?50) °C后的保温时 间均按照(保温系数0. 7min/_X棒料最大有效厚度）计算得到。
4. 根据权利要求1所述的一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺，其特征 在于：所述对棒料进行0相区锻造过程中棒料随炉升温至（h+20) °C后的保温时间根据 棒料根据实际热透试验结果确定。
5. 根据权利要求1所述的一种TC18钛合金在螺旋压力机上的跨相区锻造工艺，其特征 在于：所述热处理的具体操作为，将所述锻件加热至835°C并保温3小时，随炉冷却至750°C 并保温2小时，空冷至室温，再将所述锻件加热至600°C并保温5小时后空冷至室温。
【文档编号】C22F1/18GK104480416SQ201410702805
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月29日 优先权日:2014年11月29日
【发明者】黄定辉, 陈瑞钢, 赵顺峰, 李晓婷 申请人:无锡透平叶片有限公司