一种tc4(特)钛合金锻件改锻的方法
技术领域
1.本发明涉及锻造领域，特别是涉及一种tc4(特)钛合金锻件改锻的方法。
背景技术：
2.tc4(特)合金是一种的中等强度
ɑ
+β型新型两相钛合金，主要用于发动机风扇盘和叶片盘，一般的tc4合金锻件的探伤要满足φ1.2平底孔要求，强度要求895mpa以上。某型机tc4(特)合金整体叶片盘锻件探伤要满足φ0.5平底孔要求，强度要求930mpa以上。采用料段直接模锻成型的锻造方法无法满足锻件要求，要用料段改锻得到均匀细小的双态组织，才能满足锻件高的探伤和强度要求。
技术实现要素：
3.本发明的目的是：提供一种tc4(特)钛合金锻件改锻的方法，以满足锻件较高的探伤要求，得到均匀细小的双态组织，并得到较高强度的方法。
4.为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
5.一种tc4(特)钛合金锻件改锻的方法，包括：
6.将tc4(特)合金棒材按规格下料成料段，加热该料段到α+β两相区采用先镦后拔和先拔后镦工艺步骤交叉进行改锻。
7.进一步的，采用先镦后拔和先拔后镦工艺步骤交叉进行改锻，包括：
8.第一工步：加热温度为相变点下20℃执行n+1火次，其中，前n火采用一镦一拔或两镦两拔方式改锻，第n+1火采用两镦一拔方式改锻，每火次冷却方式均采用水冷；n是正整数；
9.第二工步：加热温度为相变点下35℃执行m火次，其中，m火都采用一拔一镦方式改锻，每火次冷却方式均采用空冷；m是正整数；
10.第三工步：加热温度为相变点下45℃执行2x+1火次，前x火采用一拔一镦方式改锻，第x+1火采用一拔方式改锻，后x火采用一镦一拔方式改锻，每火次冷却方式均采用空冷；x是正整数；
11.第四工步：在加热温度相变点下30℃执行1火次，进行镦粗并滚圆成一定尺寸的饼坯。
12.进一步的，所有工步的拔长采用倒棱拔长的方式拔长，倒棱拔长是沿四方截面的对角45度进行拔长，为了使坯料棱角的温度场和变形场均匀。
13.进一步的，第三工步中每火次保温到规定时间出炉后的料段用10mm厚保温棉热包套回炉30min后锻造，为了使改锻过程中坯料的的温度场均匀。
14.进一步的，第四工步之后，所述方法还包括：
15.将饼坯加工两端面进行腐蚀和探伤检查，探伤按φ0.5平底孔要求进行；
16.将饼坯先加热至相变点下30℃～40℃，保温系数按0.5～1.0mm/s；饼坯保温结束后，将饼坯放入已预热的模具内，采用100mn油压机模锻，将饼坯摆正后进行模锻，得到锻
件；
17.锻后对锻件进行淬火退火热处理。
18.进一步的，淬火退火中热处理制度为：950℃～970℃，保温1～2h，水冷；700
±
10℃，保温2h，空冷。
19.进一步的，x≥m。
20.进一步的，x≥n。
21.本发明的有益效果是：
22.本发明的是将tc4(特)合金棒材按规格下料成料段，加热该料段到两相区采用先镦后拔和先拔后镦工艺步骤交叉进行改锻，并搭配不同加热温度和冷却方式，逐步均匀细化组织，所有工步的拔长采用倒棱拔长的方式进行拔长，相变点下45℃改锻过程采用包覆保温棉形式保温，使锻件的温度场和变形场都均匀，结果改锻后饼坯的探伤和腐蚀均合格并很均匀。
23.通常tc4合金改锻在α+β两相区采用单一的先镦后拔的工艺步骤，坯料在镦粗过程心部温度高，拔长过程中表面温度低，温度场和变形场都不均匀，这种不均匀一直会累积，会造成饼坯的探伤结果不合格或不均匀，降低改锻效率。采用本发明的方法，先镦后拔可以有效细化和改善坯料心部组织，先拔后镦可以有效细化和改善坯料表面组织，先镦后拔和先拔后镦工艺步骤交叉进行改锻提高了饼坯心部和表面各处的组织均匀性，有效提高改锻效率。
24.采用此方法改锻后的tc4(特)钛合金整体叶片盘锻件模锻后，并经过淬火退火热处理后，得到了均匀细小的双态组织，锻件的探伤满足了φ0.5平底孔要求，室温抗拉强度达到930mpa以上，其它性能均合格，并有一定的富裕度。
附图说明
25.图1为改锻前的棒料的显微组织图，放大倍数为100倍；
26.图2为改锻并模锻后的锻件的显微组织图，放大倍数为100倍。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.依据粗加工图设计合理的锻件图，结合tc4(特)合金要求，通过deform有限元模拟软件，设计合理的荒型尺寸，保证最终模锻等效应变控制在0.4以上。
29.将tc4(特)合金棒材按规格下料成料段，加热该料段到两相区进行镦拔改锻，保温时间按有效厚度0.5～1mm/s系数计算，设备采用2500t油压机，单次镦拔或拔长的变形量为40％左右，改锻工艺采用先镦后拔和先拔后镦工艺步骤交叉进行，搭配不同加热温度和冷却方式，目的是将tc4(特)合金显微组织改锻的均匀细小，到达φ0.5平底孔探伤要求，为模锻提供均匀的初级饼坯；
30.改锻的具体过程如下：
31.第一工步：加热温度为相变点下20℃，第1火：一镦一拔，第2火：两镦一拔，冷却方式：水冷；
32.第二工步：加热温度为相变点下35℃，第1火：一拔一镦，第2火：一拔一镦，冷却方式：空冷；
33.第三工步：加热温度为相变点下45℃(此工步每火次保温到规定时间出炉用10mm厚保温棉热包套回炉30min后锻造)，第1火：一拔一镦；第2火：一拔一镦；第3火：一拔；第4火：一镦一拔；第5火：一镦一拔；第6火：一镦一拔，冷却方式：空冷。
34.第四工步：加热温度相变点下30℃，1火次，进行镦粗并滚圆成一定尺寸的饼坯。
35.进一步的，所有工步的拔长采用倒棱拔长的方式拔长，倒棱拔长是沿四方截面的对角45度进行拔长。
36.改锻后饼坯加工两端面进行腐蚀和探伤检查，探伤按φ0.5平底孔进行。
37.模锻将饼坯先加热至相变点下30℃～40℃，保温系数按0.5～1.0mm/s；坯料保温结束后，将坯料放入预热好的模具内，采用100mn油压机模锻，将坯料摆正后，按一定的速度压下成一定形状的锻件，2火次进行，第1火，空冷，第2火，水冷。
38.锻后对锻件进行淬火退火热处理，热处理制度为950℃～970℃，保温1～2h，水冷；700
±
10℃，保温2h，空冷。
39.实施例
40.某型机tc4(特)合金整体叶片盘锻件，原材料直径φ230，β相变点988℃，棒材的探伤水平为φ1.2平底孔要求，棒料的显微组织图如图1所示。
41.步骤1：依据粗加工图设计合理的锻件图，结合tc4(特)合金要求，通过deform有限元模拟软件，设计合理的荒型尺寸，保证最终模锻等效应变控制在0.4以上；
42.步骤2：将tc4(特)合金棒材按规格下料成料段，加热该料段到两相区进行镦拔改锻，保温时间按有效厚度0.8mm/s系数计算，设备采用2500t油压机，单次镦拔或拔长的变形量为40％左右，改锻工艺采用先镦后拔和先拔后镦工艺步骤交叉进行，搭配不同加热温度和冷却方式；
43.改锻的具体过程如下：
44.第一工步：加热温度为相变点下20℃，第1火：一镦一拔，第2火：两镦一拔，冷却方式：水冷；
45.镦拔尺寸：
46.第二工步：加热温度为相变点下35℃，第1火：一拔一镦，第2火：一拔一镦，冷却方式：空冷；
47.镦拔尺寸：
48.第三工步：加热温度为相变点下45℃(此工步每火次保温到规定时间出炉用10mm厚保温棉热包套回炉30min后锻造)，第1火：一拔一镦；第2火：一拔一镦；第3火：一拔；第4火：一镦一拔；第5火：一镦一拔；第6火：一镦一拔，冷却方式：空冷。
49.镦拔尺寸：
50.第四工步：加热温度为相变点下30℃，1火次，进行镦粗并滚圆成外圆尺寸为φ420
×
180
±
5的饼坯。
51.步骤3：改锻后饼坯加工两端面进行腐蚀和探伤检查，探伤按φ0.5平底孔要求进
行。
52.步骤4：将饼坯先加热至相变点下35℃进行模锻，保温系数按1.0mm/s；在300℃预热模具，坯料保温结束后，将坯料放入模具内，采用100mn油压机模锻，将坯料摆正后，按5mm/s的速度压下，第1火压下量30mm，空冷，第1火压下量15mm，水冷，得到一定形状的锻件。
53.步骤5：锻后对锻件进行淬火退火热处理，热处理制度为960℃，保温2h，水冷；700
±
10℃，保温2h，空冷。
54.步骤6：锻件进行理化测试，锻件的显微组织见图2，显微组织为均匀细小的β转变加等轴初生α组织，初生α含量为30％，低倍组织为均匀的模糊晶，锻件的探伤水平达到了φ0.5平底孔要求，锻件的室温抗拉强度达到930mpa以上，其它的性能均合格，并具有一定的富裕度。
55.最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。