专利名称：一种钛合金非真空炉热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于热处理退火技术领域，尤其是一种钛合金非真空炉热处理工艺。
背景技术：
钛合金是一种具有耐蚀、比强度高等优异性能的材料，目前在航空、航天、 舰船、化工等行业广泛应用。大量的大型船用钛合金结构及制品在锻压、焊接 等成型过程中存在较大的应力，需进行热处理的退火工序，由于钛合金的高温 化学活性很强，极易与氢、氧元素反应，在通常情况下钛合金材料的退火均在 真空炉内进行。但对于大型钛合金结构及制品的热处理，由于受真空炉炉膛体 积的限制一般无法用真空炉进行热处理工序，且真空退火炉价格昂贵、维护复 杂对其应用也有一定的限制。而其它传统的防氧化热处理方法，比如表面涂抹 防氧化涂料，在热处理后不久，工件表面就会变黄、变蓝，氧化严重，大大的 影响了工件的各方面性能。因此急需一种简便、工艺可行性好、满足产品质量 要求的钛合金热处理方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种钛合金非真空炉热处理工艺，利用该 工艺可使钛合金零件表面无氧化呈热处理前本色或轻微金黄色，产品的应力消
除大于55%以上，产品的力学性能指标满足标准要求。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案
所述的钛合金非真空炉热处理工艺，该工艺包含制作热处理箱体、工件装 入热处理箱体、热处理箱抽真空、热处理四道工序，各道工序分述如下1) 制作热处理箱体
用不锈钢板材根据产品体积大小制作合适的箱体；
2) 工件装入热处理箱体
在箱体底部铺垫一层60 80mm厚的干净钛屑，把工件装入后在工件周围及上 部也围上一层60 80mm厚的干净钛屑，把耐火石棉绳放入密封槽中后紧固箱盖；
3) 热处理箱抽真空
3.1) 把充氩气的软管与热处理箱连接以及真空泵与热处理箱连接后，开启 真空泵，进行抽真空；
3.2) 根据箱体的大小，抽真空时间为40 60分钟，直到最后充氩气软管完 全扁了为止；
3.3) 用夹子卡紧抽真空的软管后，开启氩气减压阀充气，先小流量充一会 儿氩气后再大流量，待流量表的气珠到最顶部时进行充气；
3.4) 待流量表的气珠回落处于悬浮状态，充气完成；
3.5) 拔掉抽真空软管，快速用塞子塞住抽真空管口，并用钢丝把塞子栓牢， 调整氩气流量为12 15L/min维持到热处理完成；
3.6) 注意让出气口保持较小的漏气状态； 4、热处理
4.1) 、根据被热处理钛合金牌号及工艺要求的不同，把箱式电阻炉先升温 至需要的热处理温度，把充好氩气的热处理箱装入电阻炉；
4.2) 、按照通常热处理工艺加热到一定温度后，按1.5 2m/腿保温后出炉；
4.3) 、出炉后，调整氩气流量至最大，充气至箱体降至150。 C以下即可开
箱；
4.4) 、开箱，取出工件。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性 1、本发明对6二20mm钛合金焊接试板进行退火热处理，退火工艺为加热至 65(TC，保温90分钟，空冷至室温。对热处理前后的焊接试板采用盲孔测进行焊
5接残余应力测定，并测定处理前后焊接试板热的抗拉强度和焊缝热影响区的冲 击韧性，符合要求。
2、 本发明克服了厂家没有真空热处理炉或小批量产品不值得使用及大型钛
合金产品真空炉无法装入时处理钛合金产品的需要。
3、 本发明的箱体规格可根据热处理产品的规格灵活设计。
4、 增加了产量，升温时间快，加工周期短，产量增加了，产品质量可靠。
5、 降低了成本，节电节水效益显著。
具体实施例方式
为了解决船用大型钛合金结构及制品在锻压、焊接等成型过程中存在较大 的应力的问题，针对钛合金零、构件的热处理装备方法进行了大量研究工作， 采用一般的井式炉或箱式电阻炉结合专用的热处理箱，将工件放入热处理箱内 密封好，通过首先对热处理箱内抽真空后，再充满氩气保护等方法进行钛合金 产品的热处理，连续应用于大量的钛合金结构及制品的热处理退火工序，各项 热处理性能指标均达到真空炉退火的效果，成功克服了钛合金材料在非真空退 火炉状态下热处理中的氧化问题，满足了对大型钛合金产品没有大型真空炉及 小批量产品不值得使用真空炉的情况下，对钛合金产品的热处理方法，为海军 及民用钛合金大型产品等热处理防护工作解决生产瓶颈，满足钛合金产品快速 发展的需要。
本发明的钛合金非真空炉热处理工艺包含制作热处理箱体、工件装入热处 理箱体、热处理箱抽真空、热处理四道工序，各道工序分述如下
1) 制作热处理箱体
用不锈钢板材根据产品体积大小制作合适的箱体；
2) 工件装入热处理箱体
在箱体底部铺垫一层60 80mm厚的干净钛屑，把工件装入后在工件周围及上 部也围上一层60 80mm厚的干净钛屑，把耐火石棉绳放入密封槽中后紧固箱盖；3)热处理箱抽真空
3.1) 把充氩气的软管与热处理箱连接以及真空泵与热处理箱连接后，开启 真空泵，进行抽真空；
3.2) 根据箱体的大小，抽真空时间为40 60分钟，直到最后充氩气软管完 全扁了为止；
3.3) 用夹子卡紧抽真空的软管后，开启氩气减压阀充气，先小流量充一会 儿氩气后再大流量，待流量表的气珠到最顶部时进行充气；
3.4) 待流量表的气珠回落处于悬浮状态，充气完成；
3.5) 拔掉抽真空软管，快速用塞子塞住抽真空管口，并用钢丝把塞子栓牢， 调整氩气流量为12 15L/min维持到热处理完成；
3.6) 注意让出气U保持较小的漏气状态； 4、热处理
4.1) 、根据被热处理钛合金牌号及工艺要求的不同，把箱式电阻炉先升温 至需要的热处理温度，把充好氩气的热处理箱装入电阻炉；
4.2) 、按照通常热处理工艺加热到一定温度后，按1.5 2m/nrai保温后出炉；
4.3) 、出炉后，调整氩气流量至最大，充气至箱体降至150。 C以下即可开
箱；
4.4) 、开箱，取出工件。 具体应用范例如下
实施例l
用于船用0133、 <1>158、 0168、 0219、 cD324等焊接管材的消除应力退火。 热处理后表面无任何氧化，各项性能指标均达到GB/T3621-94材料标准要求，在 后续的加工和使用中完全满足要求，无质量问题。 实施例2
用于XX大型焊接结构，直径1150mm，高度2500mm某壳体焊接后的消除应力 退火工序，热处理后表面无任何氧化，焊接应力消除大于55%，残余应力均匀，为产品质量提供了可靠保证。
实施例3
用于船用及民用钛合金压力成型管件及焊接管件的消除应力退火，热处理 后表面无任何氧化各项性能指标达到GB/T3621-94规定中材料标准要求，在后 续的加工和使用中完全满足要求，无质量问题。
权利要求
1、一种钛合金非真空炉热处理工艺，其特征在于该工艺包含制作热处理箱体、工件装入热处理箱体、热处理箱抽真空、热处理四道工序，各道工序分述如下1)制作热处理箱体用不锈钢板材根据产品体积大小制作合适的箱体；2)工件装入热处理箱体在箱体底部铺垫一层60～80mm厚的干净钛屑，把工件装入后在工件周围及上部也围上一层60～80mm厚的干净钛屑，把耐火石棉绳放入密封槽中后紧固箱盖；3)热处理箱抽真空3. 1)把充氩气的软管与热处理箱连接以及真空泵与热处理箱连接后，开启真空泵，进行抽真空；3. 2)根据箱体的大小，抽真空时间为40～60分钟，直到最后充氩气软管完全扁了为止；3. 3)用夹子卡紧抽真空的软管后，开启氩气减压阀充气，先小流量充一会儿氩气后再大流量，待流量表的气珠到最顶部时进行充气；3. 4)待流量表的气珠回落处于悬浮状态，充气完成；3. 5)拔掉抽真空软管，快速用塞子塞住抽真空管口，并用钢丝把塞子栓牢，调整氩气流量为12～15L/min维持到热处理完成；3. 6)注意让出气口保持较小的漏气状态；4)热处理4. 1)、根据被热处理钛合金牌号及工艺要求的不同，把箱式电阻炉先升温至需要的热处理温度，把充好氩气的热处理箱装入电阻炉；4. 2)、按照通常热处理工艺加热到一定温度后，按1.5～2m/mm保温后出炉；4. 3)、出炉后，调整氩气流量至最大，充气至箱体降至150°C以下即可开箱；4. 4)、开箱，取出工件。
全文摘要
一种钛合金非真空炉热处理工艺，包含制作热处理箱体、工件装入热处理箱体、热处理箱抽真空、热处理四道工序，利用该工艺可使钛合金零件表面无氧化呈热处理前本色或轻微金黄色，产品的应力消除大于55％以上，产品的力学性能指标满足标准要求。本发明对б＝20mm钛合金焊接试板进行退火热处理，退火工艺为加热至650℃，保温90分钟，空冷至室温。对热处理前后的焊接试板采用盲孔测进行焊接残余应力测定，并测定处理前后焊接试板热的抗拉强度和焊缝热影响区的冲击韧性，符合要求，克服了厂家没有真空热处理炉或小批量产品不值得使用大型钛合金真空炉的需要，增加了产量，升温时间快，加工周期短，产量增加了，产品质量可靠。
文档编号C22F1/18GK101423922SQ20071018989
公开日2009年5月6日 申请日期2007年11月2日 优先权日2007年11月2日
发明者景保全, 胡伟民, 赵彦营 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所