TC4钛合金属α+β型钛合金,它的组成为Ti-6AL-4V,退火组织为α+β相,它含有6%的α稳定元素铝,通过固溶强化使α相的强度得到提高,钒稳定β相的能力较小,因此退火组织中β相的数量较少,大约占7~10%。
TC4钛合金在不同的热处理和热加工条件下,其基本相α、β的比例、性质和形态是很不相同的。TC4钛合金的α+β转变温度在1000℃左右,若将TC4加热到950℃,空冷后所得组织为初生α+β转变组织,如果加热到1100℃、空冷,则得到粗大的完全转变的β相组织,称为魏氏组织。如果加热和变形联合作用,对TC4合金的组织和性能的影响更为显著,如果将TC4合金加热到α+β转变温度以上,但变形较小,所得的组织的特征是原始的β晶界完整,晶粒比较粗大,晶内的片状(或针状)α相按一定位相排列,即形成魏氏组织。相应于这类组织的性能特点是:塑性、冲击韧性较低,但抗蠕变能力较好。如果开始变形温度在β转变以上,但变形程度足够太,则得到的魏氏组织的特征是:α相勾划出的β晶界不同程度被粉碎,因而不完整、不清晰,条状α相不同程度被扭曲,这种组织被称为网篮状组织。相应于这类组织的性能特点是塑性、冲击韧性较魏氏组织较好.接近或相当于等轴细晶组织,高温持久和蠕变性能也较好。如果加热温度低于β转变温度,而且变形程度足够,所得组织特征是在等轴组织α相的基体上分布有一定数量的小岛状的β相或β转变组织。即得到所谓等轴组织。这种组织的性能特点是综合性能较好,特别是塑性和冲击韧性较高。如果在α+β相区高温部分变形后又经高温退火(退火温度接近β转变温度),就得到混合型组织,即在β转变组织基体上分布一定数量的等轴α相(或初生α相),这类组织的性能是综合性能好。
从以上对金相组织的分析可以看出,若TC4性能下降,可能由锻造过程中两个环节引起:
①加热温度过高,达到或超过β转变温度;
②锻件变形程度不够大。
从锻造工艺上分析
TC4钛环如果始锻温度超过合金的β转变温度,由于β晶粒剧烈长大,锻后形成魏氏组织。在机械性能上的反映是,锻件的室温塑性很低,不合技术要求,锻造温度对α+β钛合金的β晶粒尺寸与室温性能的影响是随着温度的提高(β相转变以上)β晶粒变大,而延伸率和断面收缩率变小。这种由于锻造温度超过合金的β转变温度,而使锻件晶粒长大,塑性下降的现象,称为β脆性。因此,对于α+β钛合金,为了避免β脆性,同时使锻件具有良好的综合性能,应在其B转变温度以下锻造。钛合金的β转变温度不仅与合金的成份有关,而且即使同一牌号的合金其α+β转变温度也可能随炉而异。
钛合金变形抗力比较高,而其导热性又比较差(钛合金的导热性为钢的1/5,铝合金导热性的1/15)。因此,在合金剧烈流动和过重锤击下,由于变形效应可能使锻件个别部位的温度显著上升,若此温度超过β转变温度,则会引起不希望的后果。
变形程度对钛合金的性能也有影响.变形程度过大、过小都会引起晶粒粗大,造成性能下降。因此,钛合金锻造时,每一火的变形程度应大于15~20%,小于85%。
由以上分析.可以初步确定出可能引起TC4钛合金性能不合格的几个因素:
①锻坯加热时温度过高、超过了该批锻件的β转变点;
②成份偏差,致使该批钛棒的β转变点降低,使得锻坯在正常温度下加热就超过了β转变点:
③锻造时单次锤击过重,致使单次变形程度过大,从而引起局部过热和聚集再结晶.使TC4钛合金性能下降:
④锻后热处理温度过高,使TC4钛锻件温度接近和超过了β转变点。使热处理后的锻件组织呈魏氏组织,从而降低了锻件性能。
永益钛钛环(钛锻件)供货规格:
1、产品名称:钛环、钛合金环、钛合金锻件
2、材质
国内:TA1、TA2、TA3、TA4、TA9、TA10、TC4
美标:GR1、GR2、GR3、GR4、GR5、GR7、GR11、GR12、GR23;
国标:GB/T 16598-1996
美标:ASTM B348,ASTM B381,AMS 4928
3、规格
外径φ(200~400)*内径φ(100~300)*高度(20~120) 外径φ(400~700)*内径φ(150~500)*高度(40~250) 外径φ(700~1500)*内径φ(300~1200)*高度(40~600)
4、生产工艺
锻造、模锻、旋锻、精锻、焊接 检测 抗拉强度测试,硬度测试,化学成分测试,超声波检测、射线检测、渗透着色检测。 表面 表面处理:车光、倒角。 表面质量:两个端面的表面粗糙度Ra值应不大于3.2lμm(以满足超声检验要求为准),内、外侧面的表面粗糙度Ra应不大于12.5μm(外圆周面需进行超声探伤时Ra应不大于3.2μm),倒角半径为5~15mm。。
5、应用领域
钛合金环广泛应用于航天、航空、军工、轻工、化工、纺织、医疗以及石油化工等领域。
6、 标准值
化学成分参考标准 |
牌号 | Al | V | N≤ | C≤ | H≤ | Fe≤ | O≤ | 其他元素(单一) | 其他元素(总和) |
TA1 | | | 0.03 | 0.08 | 0.015 | 0.20 | 0.18 | 0.1 | 0.40 |
TA2 | | | 0.03 | 0.08 | 0.015 | 0.30 | 0.25 | 0.1 | 0.40 |
TC4 | 5.5-6.75 | 3.5-4.5 | 0.05 | 0.08 | 0.015 | 0.30 | 0.20 | 0.1 | 0.40 |
机械性能参考标准 |
牌号 | 室温下力学性能,不小于 |
抗拉强度 | 屈服强度 | 伸长率 | 断面收缩率 |
TA1 | 170 MPa | 240 MPa | 25% | 30% |
TA2 | 275 MPa | 345 MPa | 20% | 30% |
TC4 | 825 MPa | 895 MPa | 10% | 20% |
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