CN114160746A - 一种高探伤水平tc25/tc25g钛合金饼材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钛合金热加工领域，具体为一种高探伤水平TC25/TC25G钛合金饼材的制备方法。包括：步骤一：下料，检测相变温度；步骤二：等温约束镦饼：将TC25/TC25G钛合金棒材进行等温约束镦粗，锻后水冷，获得第一饼坯。步骤三：β固溶热处理：对步骤二所述第一锻坯进行β固溶热处理，热处理后水冷，获得第二锻坯；步骤四：改锻：将上述第二锻坯进行改锻m火次，每火次进行一次镦拔变形，锻后水冷，获得第三锻坯，所述m是正整数；步骤五：将上述第三锻坯进行改锻n火次，每火次进行一次镦拔变形，锻后空冷，获得第四锻坯，所述n是正整数；步骤六：滚圆、收饼，得到目标饼坯。可制备出组织均匀且探伤水平高的TC25/TC25G钛合金饼材。
Description
技术领域
本发明属于钛合金热加工领域，具体为一种高探伤水平TC25/TC25G钛合金饼材的制备方法。
背景技术
钛合金主要以热变形为主的成型方式进行塑性变形，但其热加工窗口较窄，变形抗力大，在热变形过程中容易产生开裂、褶皱等现象，而成为最难锻造的合金之一。钛合金热变形工艺及成型方式对其显微组织及力学性能有重要影响，因此钛合金在热变形过程中，选择合理的成型方式、热变形参数以及热处理制度，实现预期的显微组织及力学性能。TC25/TC25G钛合金属于热强性钛合金，主要应用于发动机盘类锻件，合金中含有1％的W元素。W属于高熔点金属，并且与钛容易发生共析反应，是钛的β稳定元素，在熔炼及热加工过程中形成β斑，导致组织不均匀。钛合金压气机盘锻件一般采用饼坯进行模锻成型的方式进行生产，因此饼材显微组织及探伤均匀性对盘类锻件组织、性能及探伤结果具有决定性影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提出了一种高探伤水平TC25/TC25G钛合金饼材的制备方法，该方法合理可行，可有效降低饼材改锻火次，提高锻件生产效率和经济效益，该方法可制备出组织均匀且探伤水平高的TC25/TC25G钛合金饼材。
本发明的技术方案是：
一种高探伤水平TC25/TC25G钛合金饼材的制备方法，包括：
步骤一：下料，检测相变温度；
步骤二：等温约束镦饼：将TC25/TC25G钛合金棒材进行等温约束镦粗，锻后水冷，获得第一饼坯。
步骤三：β固溶热处理：对步骤二所述第一锻坯进行β固溶热处理，热处理后水冷，获得第二锻坯；
步骤四：改锻：将上述第二锻坯进行改锻m火次，每火次进行一次镦拔变形，锻后水冷，获得第三锻坯，所述m是正整数；
步骤五：将上述第三锻坯进行改锻n火次，每火次进行一次镦拔变形，锻后空冷，获得第四锻坯，所述n是正整数；
步骤六：滚圆、收饼，得到目标饼坯。
进一步地，步骤一，具体包括：
采用淬火金相法测得其相变温度。
进一步地，所述步骤二至步骤四中，所用加热炉温差±5℃。
进一步地，步骤二采用油压机进行锻造，步骤四至六在2500t或16MN快锻机上进行。
进一步地，步骤二，具体包括：锻造温度的范围为β相变温度下10-25℃，保温时间系数采用范围0.7-1.2min/mm，等温锻造变形速率范围0.5mm/s-5mm/s，变形量35％-70％，模具加热温度700-850℃。
进一步地，所述步骤三中β固溶热处理，具体加热制度为：(Tβ-40～60)℃/0.5min/mm升温至(Tβ+5～10)℃/0.2～0.4min/mm。
进一步地，第二锻坯锻造加热温度：(Tβ-10～30)℃，锻后水冷。
进一步地，第三锻坯锻造加热温度(Tβ-45～70)℃，锻后空冷。
进一步地，所述m是4-6，n是2，所有锻造过程中，终锻温度不低于850℃。
本发明的有益效果是：
本发明有效降低TC25/TC25G钛合金饼材改锻火次，操作简单易行，有效提高生产效率和经济效益，为后续该合金盘类锻件的模锻生产提供饼坯，提高锻件组织均匀性和探伤水平。
附图说明：
图1钛合金棒材等温约束镦饼示意图。
其中，1.上模；2.坯料；3.胎膜；4.下模
具体实施方式
提供一种高探伤水平TC25/TC25G钛合金饼材的制备方法，包括：
步骤一：下料，检测相变温度：
步骤二：等温约束镦饼：将TC25/TC25G钛合金棒材进行等温约束镦粗，锻后水冷，获得第一饼坯。
步骤三：β固溶热处理：步骤二所述第一锻坯进行β固溶热处理，热处理后水冷，获得第二锻坯；W元素作为钛合金β相强共析元素，β元素容易发生富集现象，并与Ti形成金属间化合物，在β相区固溶，钛合金中β稳定元素扩散以及发生静态再结晶过程，降低“β斑”形成风险。
步骤四：改锻：将上述第三锻坯进行改锻m火次，每火次进行一次镦拔变形，锻后水冷，获得第三锻坯，所述m是正整数；采用近β锻造，锻造加热温度较高，加速钛合金中β稳定元素的扩散(尤其是W元素)，有效降低“β斑”形成，锻坯热成形性能更好，锻后水冷为下一步锻造储存大量再结晶激活能。
步骤五：将上述第三锻坯进行改锻n火次，每火次进行一次镦拔变形，锻后空冷，获得第四锻坯，所述n是正整数；
步骤六：滚圆、收饼，得到目标饼坯。
进一步的：上述锻造工艺的TC25/TC25G钛合金采用淬火金相法测得其相变温度，所用加热炉温差±5℃，步骤一采用油压机进行锻造，其余锻造在2500t或16MN快锻机上进行；
进一步的：所述等温约束镦粗的锻造参数包括：锻造温度的范围为β相变温度下10-25℃，保温时间系数采用范围0.7-1.2min/mm，等温锻造变形速率范围0.5mm/s-5mm/s，变形量35％-70％，模具加热温度700-850℃。
进一步的：所述步骤二β固溶热处理，加热制度：(Tβ-40～60)℃/0.5min/mm升温至(Tβ+5～10)℃/0.2～0.4min/mm。
进一步的：所述步骤三中第三锻坯锻造加热温度：(Tβ-10～30)℃，锻后水冷。第四锻坯锻造加热温度(Tβ-45～70)℃，锻后空冷。
进一步的：所述m是4-6，n是2。
进一步的：所述锻造过程中，终锻温度不低于850℃。
实施例1：
本发明实施例公开了一种高探伤水平TC25钛合金饼材的制备方法，主要包括以下几个步骤：
步骤一：采用淬火金相法测出TC25钛合金的相转变温度Tβ。下料尺寸：
机加倒角R5。
步骤二：等温约束镦饼：加热温度(Tβ-15)℃/180min，将棒材放入图1胎膜中进行等温约束镦饼，变形速率范围1mm/s，模具加热温度800℃。
锻造工步：
锻后水冷。
步骤三：β固溶热处理：步骤二所述第一锻坯进行β固溶热处理，热处理制度：(Tβ-40)℃/150min升温至(Tβ+10)℃/60min，热处理后水冷；
步骤三：改锻：将上述步骤三所述第二锻坯进行改锻，加热温度(Tβ-15)℃/240min。
第一工步：
锻后水冷；
第二工步：
锻后水冷；
重复第二工步3次；
步骤四：将上述第三锻坯进行改锻n火次，每火次进行一次镦拔变形，锻后空冷；
第三工步：加热温度：(Tβ-50)℃/240min
重复第三工步1次；
步骤五：滚圆、收饼。
第四工步：加热温度：(Tβ-50)℃/240min
实施例2
本发明实施例公开了一种高探伤水平TC25G钛合金饼材的制备方法，主要包括以下几个步骤：
步骤一：采用淬火金相法测出TC25钛合金的相转变温度Tβ。下料尺寸：
机加倒角R5。
步骤二：等温约束镦饼：加热温度(Tβ-10)℃/180min，将棒材放入图1胎膜中进行等温约束镦饼，变形速率范围5mm/s，模具加热温度800℃。
锻造工步：
锻后水冷。
步骤三：β固溶热处理：步骤二所述第一锻坯进行β固溶热处理，热处理制度：(Tβ-60)℃/160min升温至(Tβ+5)℃/120min，热处理后水冷。
步骤三：改锻：将上述步骤三所述第二锻坯进行改锻，加热温度(Tβ-25)℃/270min。
第一工步：
锻后水冷；
第二工步：
锻后水冷；
重复第二工步3次。
步骤四：将上述第三锻坯进行改锻n火次，每火次进行一次镦拔变形，锻后空冷；
第三工步：加热温度：(Tβ-70)℃/270min
重复第三工步1次；
步骤五：滚圆、收饼。
第四工步：加热温度：(Tβ-70)℃/240min
Claims (9)
1.一种高探伤水平TC25/TC25G钛合金饼材的制备方法，其特征在于，包括：
步骤一：下料，检测相变温度；
步骤二：等温约束镦饼：将TC25/TC25G钛合金棒材进行等温约束镦粗，锻后水冷，获得第一饼坯。
步骤三：β固溶热处理：对步骤二所述第一锻坯进行β固溶热处理，热处理后水冷，获得第二锻坯；
步骤四：改锻：将上述第二锻坯进行改锻m火次，每火次进行一次镦拔变形，锻后水冷，获得第三锻坯，所述m是正整数；
步骤五：将上述第三锻坯进行改锻n火次，每火次进行一次镦拔变形，锻后空冷，获得第四锻坯，所述n是正整数；
步骤六：滚圆、收饼，得到目标饼坯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一，具体包括：
采用淬火金相法测得其相变温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二至步骤四中，所用加热炉温差±5℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二采用油压机进行锻造，步骤四至六在2500t或16MN快锻机上进行。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二，具体包括：锻造温度的范围为β相变温度下10-25℃，保温时间系数采用范围0.7-1.2min/mm，等温锻造变形速率范围0.5mm/s-5mm/s，变形量35％-70％，模具加热温度700-850℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中β固溶热处理，具体加热制度为：(Tβ-40～60)℃/0.5min/mm升温至(Tβ+5～10)℃/0.2～0.4min/mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二锻坯锻造加热温度：(Tβ-10～30)℃，锻后水冷。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第三锻坯锻造加热温度(Tβ-45～70)℃，锻后空冷。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述m是4-6，n是2，所有锻造过程中，终锻温度不低于850℃。
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