一种两相钛合金网篮组织晶粒度的测量方法与流程

本发明属于材料显微组织结构测定技术领域，具体涉及一种两相钛合金网篮组织晶粒度的测量方法。

背景技术：

钛合金因其高的比强度，优异的耐腐蚀性能，良好的生物相容性等优点，迅速发展成为一种新型的关键结构材料，被广泛应用于航空航天、军事工业、石油化工以及医疗卫生等领域。

钛合金铸锭大多通过真空自耗电弧熔炼而成，熔炼时熔池温度高，过热度大，凝固后晶粒粗大，铸锭综合性能较差。而晶粒的大小对材料性能有着重要影响，特别是在材料的塑性、强度和高温性能等方面。钛合金的热处理可改变其组织中的晶粒大小，但对其组织细化不能起决定作用，为了保证钛合金的综合力学性能，只能通过锻造变形工艺来细化钛合金的组织，改善钛合金材料的性能，而钛合金晶粒度是度量锻造工艺对钛合金组织细化程度的重要指标。

随着钛合金的应用范围的推广，两相钛合金锻件晶粒度的检验要求越来越多，由于钛合金锻件的成型工艺比较多，组织形态也比较多，锻件常见的组织形态有等轴组织、双态组织、网篮组织、魏氏组织，上述各组织形态的定义见gb/t6611。双态组织的钛合金的晶粒度可通过gb/t6394-2017中10.3或10.4的方法进行测量；魏氏组织的钛合金的晶粒度可通过gb/t6394-2017中8.0的测定方法测定。

网篮组织是两相钛合金在相变点附近或以上加热，并在两相区进行较大变形得到的组织，该组织中原始β相晶界已破碎(有时仍有保留的痕迹)，从β相析出的α片呈编制状。钛合金的网篮组织的晶粒度常用β相的晶粒度度量，但由于β晶粒晶界部分已破碎，在组织中观察不到原始β晶粒，因此无法度量β晶粒，需要建立网篮组织的β晶粒的测量方法。

目前，钛合金的网篮组织的晶粒度检验国内国外尚无标准可寻。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种两相钛合金网篮组织晶粒度的测量方法。该方法通过在其β相变点温度以下10℃或15℃对两相钛合金进行热处理，使α片重新显示出原始β晶粒，然后利用该原始β晶粒来度量两相钛合金中网篮组织的晶粒度，解决了现有技术中只能对保留有原始β痕迹的组织进行晶粒度测量、对原始β晶粒晶界部分已破碎的组织无方法测量的问题，提供了一种两相钛合金网篮组织晶粒度的测定方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种两相钛合金网篮组织晶粒度的测量方法，其特征在于，该方法将两相钛合金在其β相变点温度以下10℃或在其β相变点温度以下15℃加热保温20min后空冷，得到热处理后的两相钛合金，然后采用gb/t6394-2017中的方法测量得到热处理后的两相钛合金的β相的晶粒度级别指数，并记为起始β晶粒度gqβ级别指数，则两相钛合金网篮组织的晶粒度为gqβ级别指数。

上述的一种两相钛合金网篮组织晶粒度的测量方法，其特征在于，采用渗氧法对所述热处理后的两相钛合金进行处理，以得到清晰的β晶粒，所述渗氧法的具体过程为：将热处理后的两相钛合金的一个面抛光，然后将抛光面向上置于两相钛合金的β相变点温度以下15℃加热保温40min后水淬。

上述的一种两相钛合金网篮组织晶粒度的测量方法，其特征在于，采用渗氧法对所述热处理后的两相钛合金进行处理后，采用砂纸对氧化层呈15°角进行磨制，得到氧化层和磨制面过渡区域的金相组织。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明利用两相钛合金网篮组织中编制状的α片具有组织遗传性的特性，通过在其β相变点温度以下10℃或在其β相变点温度以下15℃热处理，使α片重新显示出原始β晶粒，然后利用该热处理后组织中的原始β晶粒来度量两相钛合金中网篮组织的晶粒度，解决了现有技术中只能对保留有原始β痕迹的组织进行晶粒度测量、对原始β晶粒晶界部分已破碎的组织无方法测量的问题，提供了一种两相钛合金网篮组织晶粒度的测定方法。

2、现有技术中在相变点以上加热得到的起始晶粒因加热温度过高导致β晶粒剧烈长大，以该β晶粒作为起始晶粒，既不能保留原始β晶粒特征又不能反应热变形对组织的细化特征，本发明两相钛合金网篮组织晶粒度的测定方法中，将在其β相变点温度以下10℃或在其β相变点温度以下15℃热处理后的两相钛合金的β相的晶粒度定为起始β晶粒度gqβ，由于两相钛合金在在其β相变点温度以下10℃或在其β相变点温度以下15℃热处理后刚形成β晶粒，该β晶粒保留有原始β晶粒特征，同时也能表现热变形对组织细化的特征，将该β晶粒作为起始晶粒，提高了起始晶粒的准确性，从而提高了两相钛合金网篮组织晶粒度的测定方法的准确性。

3、由于两相钛合金中β相的β稳定元素的钼当量高，在β相变点温度以下加热保温后空冷，两相钛合金中β相转变为马氏体，β晶粒的晶界不是很清晰，不容易进行晶粒度的测定，因此本发明采用渗氧法对热处理后的两相钛合金进行处理，将经抛光处理后的两相钛合金抛光面向上置于β相变点温度以下加热保温后水淬，存在于两相钛合金中间隙位置处的α稳定元素氧通过在大气中加热进行表面渗氧，增加了两相钛合金表面的相转变温度，使得表面的β相的晶界在加热保温的过程中析出网状α相，显示出β晶粒，从而得到清晰的β晶粒，方便了两相钛合金网篮组织晶粒度的测定。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明实施例1的tc11锻件的金相组织图(200×)。

图2是本发明实施例1经热处理后的tc11锻件的金相组织图(200×)。

图3是本发明实施例2的tc6锻件的金相组织图(200×)。

图4是本发明实施例2经热处理后的tc6锻件的金相组织图(200×)。

图5是本发明实施例2经渗氧后的tc6锻件的氧化层的金相组织图(200×)。

具体实施方式

实施例1

本实施例的测定方法为：按照gb/t23605-2009《钛合金β转变温度测量方法》测得tc11锻件的β相变点温度为1005℃，将tc11锻件在990℃加热保温20min后空冷，得到热处理后的tc11锻件，然后采用gb/t6394-2017中的截距法测量得到热处理后的两相钛合金的β相的晶粒度为7.5级，并记为起始β晶粒度gqβ，则两相钛合金网篮组织的晶粒度级别指数gqβ为7.5级。

图1是本实施例的tc11锻件的金相组织图(200×)，从图1可以看出，tc11锻件的组织特征为交叉编制的长条α，为典型的网篮组织。

图2是本实施例经热处理后的tc11锻件的金相组织图(200×)，从图2可以看出，经热处理后的tc11锻件的金相组织为少量的白色初生α加β晶粒。

实施例2

本实施例的测定方法包括以下步骤：按照gb/t23605-2009《钛合金β转变温度测量方法》测得tc6锻件的β相变点温度为995℃，将tc6锻件在985℃加热保温20min后空冷，得到热处理后的tc6锻件，然后将热处理后的tc6锻件的一个面进行磨制抛光，然后将抛光面向上置于980℃加热保温40min后水淬，再用细砂纸对氧化层呈15°角进行磨制，得到氧化层和磨制面过渡区域的金相组织，采用gb/t6394-2017中的截距法测量氧化层和磨制面过渡区域的金相组织中β相的晶粒度为6.0级，并记为起始β晶粒度gqβ，则两相钛合金网篮组织的晶粒度级别指数gqβ为6.0级。

图3是本实施例的tc6锻件的金相组织图(200×)，从图3可以看出，tc6锻件的金相组织为交叉编制的长条α加少量球状α。

图4是本实施例经热处理后的tc6锻件的金相组织图(200×)，从图4可以看出，经热处理后的tc6锻件的金相组织为初生α加β晶粒。

图5是本实施例经渗氧后的tc6锻件的氧化层的金相组织图(200×)，从图5可以看出，经渗氧法处理后的tc6锻件的氧化层组织中β晶粒的边界析出α网，β晶粒清晰可见。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。