CN106290454A - 一种测量铸造钛合金β转变温度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铸造钛合金β转变温度测试,其它钛合金也适用,提供了一种得到铸造钛合金β转变温度的方法。本方法具体包括:步骤一、热处理准备;步骤二、β转变温度的初步确定;步骤三、预热处理;步骤四、淬火;步骤五、测试准备;步骤六、β转变温度测试。可实现各类钛合金β转变温度精确测量,尤其适用于铸造钛合金的相变温度精确测试,解决了铸造钛合金细小初生α相与淬火针状马氏体的金相鉴别难题,测试精度达到±8℃,为进一步提高精度,可在提高热处理炉精度基础上,缩小系列热处理温度间隔。如热处理炉精度±2℃,热处理间隔±2℃,测试精度可提高到±4℃。
Description
技术领域:
本发明适用于铸造钛合金β转变温度测试,其它钛合金也适用,提供了一种得到铸造钛合金β转变温度的方法。
背景技术
随着钛合金零件及先进制造工艺在航空工业的大量应用,组织和性能优越的高强钛合金需求迫切,对钛合金制造和测试技术提出了极高的要求,如钛合金的β锻、近β锻造工艺,超塑成型等,其锻造温度窗口很窄,极易造成锻件过热报废或不能达到理想组织性能,因此需要一个更为精确的β转变温度指导锻造加热温度,才能获得优异的组织和性能。
目前国内外普遍采用的钛合金β转变温度测试方法主要有金相法和差热分析法,国内主要依据HB6623-1992测试β转变温度。其中金相法周期长,成本高,且需要精度为±3℃的热处理炉,理论测试精度±8℃;差热分析法快速,但取样小,代表性差,设备昂贵,理论测试精度±8℃。金相法为仲裁方法,其基本原理是:根据α型、α-β型和亚稳β型钛合金在热变形、退火和固溶时效(均在相变点以下)状态下都有一定数量的α相,其加热过程中,随着温度升高,钛合金中α相含量越来越少,β相含量越来越多,达到某临界温度后,将全部转变为β相,在该临界温度保持一定时间后快速淬火,可以得到没有α相的针状马氏体或亚稳β相组织,通过观察淬火试样金相组织,将钛合金全部转变为β相组织的最低温度或初生α相含量小于3%的所代表的温度确定为该批材料的β转变温度。
HB6623-1992规定的金相法在实际测试铸造钛合金β转变温度时,由于初生α相为针状,且尺寸很小,与淬火针状马氏体极其相似,光学显微镜下相识别难度较大,使得同批样品实际测试差异可达15℃,不适用于铸造钛合金β转变温度的测试,实际生产中,由于原材料化学成分和加工历史的差别,β转变温度差异更大,现实科研、生产迫切需要铸造钛合金β转变温度测精确测试方法。
发明内容
目的
本发明创造的目的是解决铸造钛合金β转变温度精确测试。
钛合金β转变温度取决于合金化元素的类型和含量,与组织结构无关。也就是说对于成分一定的钛合金,对应一定的β转变温度。因此铸造钛合金在β转变温度以下的两相区退火处理后,初生α相尺寸长大,在随后的系列淬火时,初生α相变化明显,提高了α相在β转变温度测定时的识别能力,使得β转变温度测试准确性提高。
本发明的优点
本方法可实现各类钛合金β转变温度精确测试,尤其适用于铸造钛合金的相变温度精确测试,解决了铸造钛合金细小初生α相与淬火针状马氏体的金相鉴别难题,测试精度达到±8℃,为进一步提高精度,可在提高热处理炉精度基础上,缩小系列热处理温度间隔。如热处理炉精度±2℃,热处理间隔±2℃,测试精度可提高到±4℃。
本方法经过两年多实践验证,结果测试准确,操作性强。
技术方案
提供一种测试铸造钛合金β转变温度的方法,其具体步骤如下:
步骤一、热处理准备
从铸造钛合金坯料头部或尾部切取多个试样;加热设备采用电加热热处理炉,炉温均匀性为±3℃;金相显微镜具有200倍和500倍的观察能力;将试样全部放入加热设备进行预热处理;
步骤二、β转变温度的初步确定
依据试样的化学成分估算得到试样β转变温度,或依据钛合金的β转变温度经验值选定β转变温度;
步骤三、预热处理
以低于步骤二得到的β转变温度30℃的温度值对试样进行保温加热30分钟,保温加热完成后随炉冷却至600℃后,出炉在自然环境下冷却;
步骤四、淬火
以步骤二得到的β转变温度为中间值上、下间隔制定多个淬火加热温度点,所述多个淬火加热温度点间隔为5℃,温度点的数量与试样个数相同,一个试样对应一个温度点,将试样分别在所述温度点下进行保温加热30分钟,保温加热完成后,直接将试样置于淬火水槽中;
步骤五、测试准备
去除淬火后的试样的表面污染层,制成金相试样;
步骤六、β转变温度测试
采用金相显微镜对试样进行观测,具体判断步骤如下:选择200倍或500倍放大倍数,按照由低温度点到高温度点的顺序依次观察试样的初生α相含量,
1)存在初生α相完全消失的的温度点:将α相完全消失的的温度点中的最低温度点作为β转变温度;
2)不存在初生α相完全消失的的温度点:将最高温度点作为β转变温度。
进一步的测定结果的处置
当一批试样两次测得的β转变温度结果差异大于±8℃时,在原来取样部位附近重新取样测试,若两次结果相差不超过±8℃,将两次测定的平均值作为该 批次材料β转变温度。若两次结果超出±8℃,先分析查找原因,排除试验原因时,增加不同位置取样数量,将多次测量结果平均值作为β转变温度,或给出β转变温度范围。
附图说明
图1为初生α含量0.5%放大观测图;
图2为初生α含量1%放大观测图;
图3为初生α含量1.5%放大观测图;
具体实施方式
测量铸造钛合金β转变温度的方法,其具体步骤如下:
步骤一、热处理准备
从铸造钛合金坯料头部或尾部切取多个试样;加热设备采用电加热热处理炉,炉温均匀性为±3℃;金相显微镜具有200倍和500倍的观察能力;将试样全部放入加热设备进行预热处理;
步骤二、β转变温度的初步确定
依据试样的化学成分估算得到试样β转变温度(例如,参见附录A),或依据钛合金的β转变温度经验值选定β转变温度(例如,参见附录B);
步骤三、预热处理
以低于步骤二得到的β转变温度30℃的温度值对试样进行保温加热30分钟,保温加热完成后随炉冷却至600℃后,出炉在自然环境下冷却;
步骤四、淬火
以步骤二得到的β转变温度为中间值上、下间隔制定多个淬火加热温度点, 所述多个淬火加热温度点间隔为5℃,温度点的数量与试样个数相同,一个试样对应一个温度点,将试样分别在所述温度点下进行保温加热30分钟,保温加热完成后,直接将试样置于淬火水槽中;
步骤五、测试准备
去除淬火后的试样的表面污染层,制成金相试样;
步骤六、β转变温度测试
采用金相显微镜对试样进行观测,具体判断步骤如下:选择200倍或500倍放大倍数,按照由低温度点到高温度点的顺序依次观察试样的初生α相含量,
1)存在初生α相完全消失的的温度点:将α相完全消失的的温度点中的最低温度点作为β转变温度;
2)不存在初生α相完全消失的的温度点:将最高温度点作为β转变温度。
进一步,试样的取样方法为线切割或冷却锯床切割,将切取的试样加工成Ф15mm×15mm的圆柱体或10mm×10mm×15mm长方体的金相试样。
具体的,所述的电加热热处理炉符合HB5354中的1类设备的要求。
附录A
计算法估算钛合金β转变温度
钛合金β转变温度的计算公式为:Tβ=885℃+Σ各元素含量×该元素对α+β/β相变点的影响。各含量元素对于β转变温度影响见表A.1。
表A.1 元素含量对钛合金相变点的影响
例如:TC21的β相转变温度的计算,元素含量见表A.2。
表A.2 TC21铸锭化学成分(Wt%)
TC21合金的β转变温度计算如下:
铝的影响为2.0%×(+14.5℃/1.0%)+(6.2-2.0)%×(+23.0℃/1.0%)=+125.6℃;
钼的影响为2.96%×(-5.5℃/1.0%)=-16.28℃;
镍的影响为2.08%×(-8.5℃/1.0%)=-17.68℃;
锡的影响为2.06%×(-1.0℃/1.0%)=-2.06℃;
锆的影响为2.02%×(-2.0℃/1.0%)=-4.04℃;
铬的影响为1.25%×(-15.5℃/1.0%)=-19.375℃;
铁的影响为0.05%×(-16.5℃/1.0%)=-0.825℃;
硅的影响为0.02%×(-1.0℃/0.1%)=-0.2℃;
碳的影响为0.007%×(+2.0℃/0.01%)=+1.4℃;
氮的影响为0.006%×(+5.5℃/0.01%)=+3.3℃;
氢的影响为0.004%×(-5.5℃/0.01%)=-2.2℃;
氧的影响为0.09%×(+2.0℃/0.01%)=+18℃;
TC21合金的β转变温度Tβ=885℃+125.6℃-16.28℃-17.68℃-2.06℃-4.04℃-19.375℃-0.825℃-0.2℃+1.4℃+3.3℃-2.2℃+18℃=971.6℃
附录B
钛合金的β转变温度
Claims (3)
1.一种测试铸造钛合金β转变温度的方法,其具体步骤如下:
步骤一、热处理准备
从铸造钛合金坯料头部或尾部切取多个试样;加热设备采用电加热热处理炉,炉温均匀性为±3℃;金相显微镜具有200倍和500倍的观察能力;将试样全部放入加热设备进行预热处理;
步骤二、β转变温度的初步确定
依据试样的化学成分估算得到试样β转变温度,或依据钛合金的β转变温度经验值选定β转变温度;
步骤三、预热处理
以低于步骤二得到的β转变温度30℃的温度值对试样进行保温加热30分钟,保温加热完成后随炉冷却至600℃后,出炉在自然环境下冷却;
步骤四、淬火
以步骤二得到的β转变温度为中间值上、下间隔制定多个淬火加热温度点,所述多个淬火加热温度点间隔为5℃,温度点的数量与试样个数相同,一个试样对应一个温度点,将试样分别在所述温度点下进行保温加热30分钟,保温加热完成后,直接将试样置于淬火水槽中;
步骤五、测试准备
去除淬火后的试样的表面污染层,制成金相试样;
步骤六、β转变温度测试
采用金相显微镜对试样进行观测,具体判断步骤如下:选择200倍或500倍放大倍数,按照由低温度点到高温度点的顺序依次观察试样的初生α相含量,
1)存在初生α相完全消失的的温度点:将α相完全消失的的温度点中的最低温度点作为β转变温度;
2)不存在初生α相完全消失的的温度点:将最高温度点作为β转变温度。
2.根据权利要求1所述的测试铸造钛合金β转变温度的方法,其特征在于:试样的取样方法为线切割或冷却锯床切割,将切取的试样加工成Ф15mm×15mm的圆柱体或10mm×10mm×15mm长方体的金相试样。
3.根据权利要求1所述的测试铸造钛合金β转变温度的方法,其特征在于:所述的电加热热处理炉符合HB5354中的1类设备的要求。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111650236A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-11 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种采用立式管式炉进行钛合金β转变温度测量的方法 |
CN112051294A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-08 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种通过再结晶测定β单相区钛合金相变点温度的方法 |
CN112305012A (zh) * | 2020-06-10 | 2021-02-02 | 上海航空材料结构检测股份有限公司 | 基于动态热模拟机测定钛/钛合金β相转变温度的方法 |
CN113358693A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-09-07 | 西北有色金属研究院 | 一种钛合金β转变温度的测试方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1032962A (zh) * | 1987-11-01 | 1989-05-17 | 西北工业大学 | α+β钛合金显微组织等轴细晶化工艺 |
CN101353772A (zh) * | 2007-07-24 | 2009-01-28 | 北京有色金属研究总院 | 一种提高两相钛合金损伤容限性能的热处理工艺 |
CN101429637A (zh) * | 2008-12-02 | 2009-05-13 | 北京航空航天大学 | 获得具有筏状初生α相的双态组织的双相钛合金热处理方法 |
-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1032962A (zh) * | 1987-11-01 | 1989-05-17 | 西北工业大学 | α+β钛合金显微组织等轴细晶化工艺 |
CN101353772A (zh) * | 2007-07-24 | 2009-01-28 | 北京有色金属研究总院 | 一种提高两相钛合金损伤容限性能的热处理工艺 |
CN101429637A (zh) * | 2008-12-02 | 2009-05-13 | 北京航空航天大学 | 获得具有筏状初生α相的双态组织的双相钛合金热处理方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
牛蓉蓉: "热处理冷却速率对TC21钛合金组织与性能的影响", 《万方学位论文》 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111650236A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-11 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种采用立式管式炉进行钛合金β转变温度测量的方法 |
CN112305012A (zh) * | 2020-06-10 | 2021-02-02 | 上海航空材料结构检测股份有限公司 | 基于动态热模拟机测定钛/钛合金β相转变温度的方法 |
CN112305012B (zh) * | 2020-06-10 | 2021-07-20 | 上海航空材料结构检测股份有限公司 | 基于动态热模拟机测定钛/钛合金β相转变温度的方法 |
CN112051294A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-08 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种通过再结晶测定β单相区钛合金相变点温度的方法 |
CN112051294B (zh) * | 2020-09-07 | 2023-03-14 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种通过再结晶测定β单相区钛合金相变点温度的方法 |
CN113358693A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-09-07 | 西北有色金属研究院 | 一种钛合金β转变温度的测试方法 |
CN113358693B (zh) * | 2021-06-02 | 2024-03-22 | 西北有色金属研究院 | 一种钛合金β转变温度的测试方法 |
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