CN112872736A - 一种低成本的Tc4钛环生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低成本的Tc4钛环生产工艺，包括来料、检查、下料、加热、一火锻造、修磨、下料、加热、二火锻造、锯切下料、机加工、线切割、清洁、挤压加工、退火实验、切定尺、检测、机加工、探伤、检验、包装，本发明通过该生产工艺设计生产出的Tc4钛化学成分满足按重量比例为：Ti为主要成分，O含量≤0.18％，Fe含量≤0.3％，C含量≤0.08％，N含量≤0.03％，H含量≤0.02％，Al含量为4.5％‑5.4％，V含量为3.5％‑4.4％，Si含量为0.07％‑0.09％，其他杂质≤0.4％，在生产工艺中降低了Al、V的含量并加入一定量的Fe和O元素，在保证强度的同时，改善了TC4合金的冷加工性，从而降低了成本，另外，添加Si元素可改善基体合金的蠕变性能，可大量生产。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属生产工艺技术领域，具体为一种Tc4钛环的生产工艺。
背景技术
随着钛合金使用的越来越多，许多产品上的很多重要部件逐渐被钛合金替代，最常用的是TC4(Ti-6Al-4V)，这是产品提高性能，升级换代，赶超世界先进的需要，目前的钛环锻造工艺，基本都保证不了使用的需要，生产工艺流程制订的不是很合理，在保证Tc4钛环基本物理性能的情况下，成本太高，因此，急需解决这个问题。
发明内容
为了解决现有的Ti75钛环的生产工艺在保证Tc4钛环基本物理性能的情况下，成本太高，本发明提供一种低成本的Tc4钛环生产工艺。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明具体提供一种低成本的Tc4钛环生产工艺，包括以下步骤：
(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；
(2)检查：探伤：探冒口，检查表面无冶金缺陷；
(3)下料：整锭投料锻造；
(4)加热：在加热炉中，820-880℃下保温125-155min，之后在105-135min内逐渐加热到1100-1150℃，并在1100-1150℃下保温220-260min；
(5)一火锻造：使用4500T压机，墩粗φ800→拔口φ580×1200；墩粗φ700→拔口φ580×1200；
(6)修磨：100％修磨干净；
(7)下料：运回公司锯切下料，根据成品长度分别下4倍尺和5倍尺各一段；
(8)加热：在加热炉中，在980-1020℃下保温235-265min；
(9)二火锻造：使用1600T压机，对4倍尺和5倍尺分别进行甩圆料：1、4倍尺φ330→φ280(±2)×2960；2、5倍尺φ330→φ280(±2)×3700，需要保证有效长度≥3700；
(10)锯切下料：切φ280×730(+5)×9件；
(11)机加工：使用车床，扒皮φ274(+0.8)×730成品，外表见光、无缺陷，局部缺陷可以修磨；
(12)线切割：线切割中心掏φ135×730钛棒，需要确保成品单重150KG(±1KG)；
(13)清洁：线切割成品油污清洁干净；
(14)挤压加工：使用压机5500T，960-1000℃下加工成φ274(+0.8)×φ135×730，挤压机挤压成品φ156(+1)×φ132(-1)；
(15)退火实验：根据成品尺寸，成品前后两端各取一份式样到实验室做退火720-745℃/1.5HAC，合格后进行批量退火；
(16)切定尺：φ156(+1)×φ132(-1)×465×108件；
(17)检测：取样检测，执行GB/T2965-2007，性能合格后机加；
(18)机加工：内镗外车，成品规格：φ150(-0.2/+1)×φ136(-1/+0.4)×460(+5/-0)，108件；
(19)探伤：执行GB/T5193-2007 A级；
(20)检验：外观尺寸检测；
(21)包装。
优选的，步骤(4)加热：在加热炉中，835-865℃下保温135-145min，之后在115-125min内逐渐加热到1120-1140℃，并在1120-1140℃下保温230-250min，本发明中采用850℃下保温140min，之后在120min内逐渐加热到1130℃，并在1130℃下保温240min。
优选的，步骤(8)加热：在加热炉中，在990-1010℃下保温245-255min，本发明中采用，在1000℃下保温250min。
优选的，步骤(14)挤压加工：使用压机5500T，960-1000℃下加工成φ274(+0.8)×φ135×730，挤压机挤压成品φ156(+1)×φ132(-1)，本发明中加工温度采用980℃。
优选的，步骤(15)退火实验：根据成品尺寸，成品前后两端各取一份式样到实验室做退火730-740℃/1.5HAC，合格后进行批量退火，本发明中退火采用735℃/1.5HAC。
优选的，来料钛锭规格为φ600，重量为2000KG，源头料为海绵钛。
优选的，Tc4钛化学成分按重量比例为：Ti为主要成分，O含量≤0.18％，Fe含量≤0.3％，C含量≤0.08％，N含量≤0.03％，H含量≤0.02％，Al含量为4.5％-5.4％，V含量为3.5％-4.4％，Si含量为0.07％-0.09％，其他杂质≤0.4％。
优选的，成品外观要求为光面，探伤标准及检测级别且须达到GB/T5193-2007A级。
通过实施本发明的技术方案，可以达到以下有益效果:
1、本发明通过Tc4钛环生产工艺设计，生产出的Tc4钛化学成分满足按重量比例为：Ti为主要成分，O含量≤0.18％，Fe含量≤0.3％，C含量≤0.08％，N含量≤0.03％，H含量≤0.02％，Al含量为4.5％-5.4％，V含量为3.5％-4.4％，Si含量为0.07％-0.09％，其他杂质≤0.4％，在生产工艺中降低了Al、V的含量并加入一定量的Fe和O元素，在保证强度的同时，改善了TC4合金的冷加工性，从而降低了成本，另外，添加Si元素可改善基体合金的蠕变性能，可大量生产。
具体实施方式
下面，举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。
本发明中所采用的设备和仪器均为本领域常见的设备，但不限制本发明的实施，其他本领域熟知的一些试剂和设备都可适用于本发明以下实施方式的实施。
实施例一：
一种低成本的Tc4钛环生产工艺，包括以下步骤：
(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；
(2)检查：探伤：探冒口，检查表面无冶金缺陷；
(3)下料：整锭投料锻造；
(4)加热：在加热炉中，820℃下保温125min，之后在105min内逐渐加热到1100℃，并在1100℃下保温220min；
(5)一火锻造：使用4500T压机，墩粗φ800→拔口φ580×1200；墩粗φ700→拔口φ580×1200；
(6)修磨：100％修磨干净；
(7)下料：运回公司锯切下料，根据成品长度分别下4倍尺和5倍尺各一段；
(8)加热：在加热炉中，在980℃下保温235min；
(9)二火锻造：使用1600T压机，对4倍尺和5倍尺分别进行甩圆料：1、4倍尺φ330→φ280(±2)×2960；2、5倍尺φ330→φ280(±2)×3700，需要保证有效长度≥3700；
(10)锯切下料：切φ280×730(+5)×9件；
(11)机加工：使用车床，扒皮φ274(+0.8)×730成品，外表见光、无缺陷，局部缺陷可以修磨；
(12)线切割：线切割中心掏φ135×730钛棒，需要确保成品单重150KG(±1KG)；
(13)清洁：线切割成品油污清洁干净；
(14)挤压加工：使用压机5500T，960℃下加工成φ274(+0.8)×φ135×730，挤压机挤压成品φ156(+1)×φ132(-1)；
(15)退火实验：根据成品尺寸，成品前后两端各取一份式样到实验室做退火720℃/1.5HAC，合格后进行批量退火；
(16)切定尺：φ156(+1)×φ132(-1)×465×108件；
(17)检测：取样检测，执行GB/T2965-2007，性能合格后机加；
(18)机加工：内镗外车，成品规格：φ150(-0.2/+1)×φ136(-1/+0.4)×460(+5/-0)，108件；
(19)探伤：执行GB/T5193-2007 A级；
(20)检验：外观尺寸检测；
(21)包装。
实施例二：
一种低成本的Tc4钛环生产工艺，包括以下步骤：
(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；
(2)检查：探伤：探冒口，检查表面无冶金缺陷；
(3)下料：整锭投料锻造；
(4)加热：在加热炉中，835℃下保温135min，之后在115min内逐渐加热到1120℃，并在1120℃下保温230min；
(5)一火锻造：使用4500T压机，墩粗φ800→拔口φ580×1200；墩粗φ700→拔口φ580×1200；
(6)修磨：100％修磨干净；
(7)下料：运回公司锯切下料，根据成品长度分别下4倍尺和5倍尺各一段；
(8)加热：在加热炉中，在990℃下保温245min；
(9)二火锻造：使用1600T压机，对4倍尺和5倍尺分别进行甩圆料：1、4倍尺φ330→φ280(±2)×2960；2、5倍尺φ330→φ280(±2)×3700，需要保证有效长度≥3700；
(10)锯切下料：切φ280×730(+5)×9件；
(11)机加工：使用车床，扒皮φ274(+0.8)×730成品，外表见光、无缺陷，局部缺陷可以修磨；
(12)线切割：线切割中心掏φ135×730钛棒，需要确保成品单重150KG(±1KG)；
(13)清洁：线切割成品油污清洁干净；
(14)挤压加工：使用压机5500T，960℃下加工成φ274(+0.8)×φ135×730，挤压机挤压成品φ156(+1)×φ132(-1)；
(15)退火实验：根据成品尺寸，成品前后两端各取一份式样到实验室做退火730℃/1.5HAC，合格后进行批量退火；
(16)切定尺：φ156(+1)×φ132(-1)×465×108件；
(17)检测：取样检测，执行GB/T2965-2007，性能合格后机加；
(18)机加工：内镗外车，成品规格：φ150(-0.2/+1)×φ136(-1/+0.4)×460(+5/-0)，108件；
(19)探伤：执行GB/T5193-2007 A级；
(20)检验：外观尺寸检测；
(21)包装。
实施例三：
一种低成本的Tc4钛环生产工艺，包括以下步骤：
(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；
(2)检查：探伤：探冒口，检查表面无冶金缺陷；
(3)下料：整锭投料锻造；
(4)加热：在加热炉中，850℃下保温140min，之后在120min内逐渐加热到1130℃，并在1130℃下保温240min；
(5)一火锻造：使用4500T压机，墩粗φ800→拔口φ580×1200；墩粗φ700→拔口φ580×1200；
(6)修磨：100％修磨干净；
(7)下料：运回公司锯切下料，根据成品长度分别下4倍尺和5倍尺各一段；
(8)加热：在加热炉中，在1000℃下保温250min；
(9)二火锻造：使用1600T压机，对4倍尺和5倍尺分别进行甩圆料：1、4倍尺φ330→φ280(±2)×2960；2、5倍尺φ330→φ280(±2)×3700，需要保证有效长度≥3700；
(10)锯切下料：切φ280×730(+5)×9件；
(11)机加工：使用车床，扒皮φ274(+0.8)×730成品，外表见光、无缺陷，局部缺陷可以修磨；
(12)线切割：线切割中心掏φ135×730钛棒，需要确保成品单重150KG(±1KG)；
(13)清洁：线切割成品油污清洁干净；
(14)挤压加工：使用压机5500T，980℃下加工成φ274(+0.8)×φ135×730，挤压机挤压成品φ156(+1)×φ132(-1)；
(15)退火实验：根据成品尺寸，成品前后两端各取一份式样到实验室做退火735℃/1.5HAC，合格后进行批量退火；
(16)切定尺：φ156(+1)×φ132(-1)×465×108件；
(17)检测：取样检测，执行GB/T2965-2007，性能合格后机加；
(18)机加工：内镗外车，成品规格：φ150(-0.2/+1)×φ136(-1/+0.4)×460(+5/-0)，108件；
(19)探伤：执行GB/T5193-2007 A级；
(20)检验：外观尺寸检测；
(21)包装。
实施例四：
一种低成本的Tc4钛环生产工艺，包括以下步骤：
(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；
(2)检查：探伤：探冒口，检查表面无冶金缺陷；
(3)下料：整锭投料锻造；
(4)加热：在加热炉中，865℃下保温145min，之后在125min内逐渐加热到1140℃，并在1140℃下保温250min；
(5)一火锻造：使用4500T压机，墩粗φ800→拔口φ580×1200；墩粗φ700→拔口φ580×1200；
(6)修磨：100％修磨干净；
(7)下料：运回公司锯切下料，根据成品长度分别下4倍尺和5倍尺各一段；
(8)加热：在加热炉中，在1010℃下保温255min；
(9)二火锻造：使用1600T压机，对4倍尺和5倍尺分别进行甩圆料：1、4倍尺φ330→φ280(±2)×2960；2、5倍尺φ330→φ280(±2)×3700，需要保证有效长度≥3700；
(10)锯切下料：切φ280×730(+5)×9件；
(11)机加工：使用车床，扒皮φ274(+0.8)×730成品，外表见光、无缺陷，局部缺陷可以修磨；
(12)线切割：线切割中心掏φ135×730钛棒，需要确保成品单重150KG(±1KG)；
(13)清洁：线切割成品油污清洁干净；
(14)挤压加工：使用压机5500T，1000℃下加工成φ274(+0.8)×φ135×730，挤压机挤压成品φ156(+1)×φ132(-1)；
(15)退火实验：根据成品尺寸，成品前后两端各取一份式样到实验室做退火740℃/1.5HAC，合格后进行批量退火；
(16)切定尺：φ156(+1)×φ132(-1)×465×108件；
(17)检测：取样检测，执行GB/T2965-2007，性能合格后机加；
(18)机加工：内镗外车，成品规格：φ150(-0.2/+1)×φ136(-1/+0.4)×460(+5/-0)，108件；
(19)探伤：执行GB/T5193-2007 A级；
(20)检验：外观尺寸检测；
(21)包装。
实施例五：
一种低成本的Tc4钛环生产工艺，包括以下步骤：
(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；
(2)检查：探伤：探冒口，检查表面无冶金缺陷；
(3)下料：整锭投料锻造；
(4)加热：在加热炉中，880℃下保温155min，之后在135min内逐渐加热到1150℃，并在1150℃下保温260min；
(5)一火锻造：使用4500T压机，
(6)修磨：100％修磨干净；
(7)下料：运回公司锯切下料，根据成品长度分别下4倍尺和5倍尺各一段；
(8)加热：在加热炉中，在1020℃下保温265min；
(9)二火锻造：使用1600T压机，对4倍尺和5倍尺分别进行甩圆料：1、4倍尺
2、5倍尺
需要保证有效长度≥3700；
(10)锯切下料：切
件;
(11)机加工：使用车床，扒皮
成品，外表见光、无缺陷，局部缺陷可以修磨；
(12)线切割：线切割中心掏
钛棒，需要确保成品单重150KG(±1KG)；
(13)清洁：线切割成品油污清洁干净；
(14)挤压加工：使用压机5500T，1000℃下加工成
挤压机挤压成品
(15)退火实验：根据成品尺寸，成品前后两端各取一份式样到实验室做退火745℃/1.5HAC，合格后进行批量退火；
(16)切定尺：
件；
(17)检测：取样检测，执行GB/T2965-2007，性能合格后机加；
(18)机加工：内镗外车，成品规格：
108件；
(19)探伤：执行GB/T5193-2007 A级；
(20)检验：外观尺寸检测；
(21)包装。
实施例六：
上述实施例一至实施例五提供的五个不同方案中来料钛锭规格为
重量为2000KG，源头料为海绵钛；加热过程中，采用可控的氢气作为保护气体。
实施例七：
上述实施例一至实施例五提供的五个不同方案中生产出的Tc4钛化学成分按重量比例为：Ti为主要成分，O含量≤0.18％，Fe含量≤0.3％，C含量≤0.08％，N含量≤0.03％，H含量≤0.02％，Al含量为4.5％-5.4％，V含量为3.5％-4.4％，Si含量为0.07％-0.09％，其他杂质≤0.4％，且成品外观要求为光面，探伤标准及检测级别且须达到GB/T 5193-2007A级。
实施例八：
将上述实施例一至实施例五提供的五个不同方案分别生产Ti75钛环：
取上述实验基础上生产的Tc4钛环常温物理性能检测结果见表1。
| 序号 | 抗拉强度(Mpa) | 屈服强度(Mpa) | 延伸率(A/％) | 收缩率(Z/％) |
| 实施例一 | 895 | 825 | 10 | 25 |
| 实施例二 | 905 | 836 | 12 | 27 |
| 实施例三 | 913 | 845 | 16 | 32 |
| 实施例四 | 908 | 839 | 14 | 28 |
| 实施例五 | 899 | 830 | 11 | 26 |
| 现有Tc4钛环 | 895 | 825 | 10 | 25 |
表1：Tc4钛环常温物理性能检测结果
由表1可知，经过本发明提供的的Tc4钛环的生产工艺，检测后，获得的Tc4钛环均满足物理性能抗拉强度≥895Mpa，屈服强度≥825Mpa，延伸率≥10％，收缩率≥25％，符合基本物理性能，且生产工艺中降低了Al、V的含量并加入一定量的Fe和O元素，在保证强度的同时，改善了TC4合金的冷加工性，从而降低了成本，另外，添加Si元素可改善基体合金的蠕变性能，可大量生产。
综上所述，本发明提供的技术方案，能够极大程度上提高稀土的纯度。
Claims (10)
1.一种低成本的Tc4钛环生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；
(2)检查：探伤：探冒口，检查表面无冶金缺陷；
(3)下料：整锭投料锻造；
(4)加热：在加热炉中，820-880℃下保温125-155min，之后在105-135min内逐渐加热到1100-1150℃，并在1100-1150℃下保温220-260min；
(5)一火锻造：使用4500T压机，墩粗φ800→拔口φ580×1200；墩粗φ700→拔口φ580×1200；
(6)修磨：100％修磨干净；
(7)下料：运回公司锯切下料，根据成品长度分别下4倍尺和5倍尺各一段；
(8)加热：在加热炉中，在980-1020℃下保温235-265min；
(9)二火锻造：使用1600T压机，对4倍尺和5倍尺分别进行甩圆料：1、4倍尺φ330→φ280(±2)×2960；2、5倍尺φ330→φ280(±2)×3700，需要保证有效长度≥3700；
(10)锯切下料：切φ280×730(+5)×9件；
(11)机加工：使用车床，扒皮φ274(+0.8)×730成品，外表见光、无缺陷，局部缺陷可以修磨；
(12)线切割：线切割中心掏φ135×730钛棒，需要确保成品单重150KG(±1KG)；
(13)清洁：线切割成品油污清洁干净；
(14)挤压加工：使用压机5500T，960-1000℃下加工成φ274(+0.8)×φ135×730，挤压机挤压成品φ156(+1)×φ132(-1)；
(15)退火实验：根据成品尺寸，成品前后两端各取一份式样到实验室做退火720-745℃/1.5HAC，合格后进行批量退火；
(16)切定尺：φ156(+1)×φ132(-1)×465×108件；
(17)检测：取样检测，执行GB/T2965-2007，性能合格后机加；
(18)机加工：内镗外车，成品规格：φ150(-0.2/+1)×φ136(-1/+0.4)×460(+5/-0)，108件；
(19)探伤：执行GB/T5193-2007 A级；
(20)检验：外观尺寸检测；
(21)包装。
2.如权利要求1所述的一种低成本的Tc4钛环生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；
(2)检查：探伤：探冒口，检查表面无冶金缺陷；
(3)下料：整锭投料锻造；
(4)加热：在加热炉中，835-865℃下保温135-145min，之后在115-125min内逐渐加热到1120-1140℃，并在1120-1140℃下保温230-250min；
(5)一火锻造：使用4500T压机，墩粗φ800→拔口φ580×1200；墩粗φ700→拔口φ580×1200；
(6)修磨：100％修磨干净；
(7)下料：运回公司锯切下料，根据成品长度分别下4倍尺和5倍尺各一段；
(8)加热：在加热炉中，在990-1010℃下保温245-255min；
(9)二火锻造：使用1600T压机，对4倍尺和5倍尺分别进行甩圆料：1、4倍尺φ330→φ280(±2)×2960；2、5倍尺φ330→φ280(±2)×3700，需要保证有效长度≥3700；
(10)锯切下料：切φ280×730(+5)×9件；
(11)机加工：使用车床，扒皮φ274(+0.8)×730成品，外表见光、无缺陷，局部缺陷可以修磨；
(12)线切割：线切割中心掏φ135×730钛棒，需要确保成品单重150KG(±1KG)；
(13)清洁：线切割成品油污清洁干净；
(14)挤压加工：使用压机5500T，960-1000℃下加工成φ274(+0.8)×φ135×730，挤压机挤压成品φ156(+1)×φ132(-1)；
(15)退火实验：根据成品尺寸，成品前后两端各取一份式样到实验室做退火730-740℃/1.5HAC，合格后进行批量退火；
(16)切定尺：φ156(+1)×φ132(-1)×465×108件；
(17)检测：取样检测，执行GB/T2965-2007，性能合格后机加；
(18)机加工：内镗外车，成品规格：φ150(-0.2/+1)×φ136(-1/+0.4)×460(+5/-0)，108件；
(19)探伤：执行GB/T5193-2007 A级；
(20)检验：外观尺寸检测；
(21)包装。
3.如权利要求1所述的一种低成本的Tc4钛环生产工艺，其特征在于，所述步骤(4)加热：在加热炉中，850℃下保温140min，之后在120min内逐渐加热到1130℃，并在1130℃下保温240min。
4.如权利要求1所述的一种低成本的Tc4钛环生产工艺，其特征在于，所述步骤(8)加热：在加热炉中，在1000℃下保温250min。
5.如权利要求1所述的一种低成本的Tc4钛环生产工艺，其特征在于，所述步骤(14)挤压加工：使用压机5500T，980℃下加工成φ274(+0.8)×φ135×730，挤压机挤压成品φ156(+1)×φ132(-1)。
6.如权利要求1所述的一种低成本的Tc4钛环生产工艺，其特征在于，所述步骤(15)退火实验：根据成品尺寸，成品前后两端各取一份式样到实验室做退火735℃/1.5HAC，合格后进行批量退火。
7.如权利要求1所述的一种低成本的Tc4钛环生产工艺，其特征在于，所述来料钛锭规格为φ600，重量为2000KG，源头料为海绵钛。
8.如权利要求1所述的一种低成本的Tc4钛环生产工艺，其特征在于，所述加热过程中，采用可控的氢气作为保护气体。
9.如权利要求1所述的一种低成本的Tc4钛环生产工艺，其特征在于，所述Tc4钛化学成分按重量比例为：Ti为主要成分，O含量≤0.18％，Fe含量≤0.3％，C含量≤0.08％，N含量≤0.03％，H含量≤0.02％，Al含量为4.5％-5.4％，V含量为3.5％-4.4％，Si含量为0.07％-0.09％，其他杂质≤0.4％。
10.如权利要求1所述的一种低成本的Tc4钛环生产工艺，其特征在于，所述成品外观要求为光面，探伤标准及检测级别且须达到GB/T 5193-2007 A级。
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