CN114774819A - 一种tc4合金铸件的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种TC4合金铸件的热处理工艺，所述的热处理工艺包括如下步骤：步骤1)：将TC4合金铸件加热至β转变温度以上5～10℃，热透后出炉水冷。步骤2)：炉温升至合金β转变温度以下15～30℃后将铸件放置于热处理炉中再次快速升温至设置温度后保温60～180分钟。步骤3)：随后铸件随炉降温10～15℃，然后继续保温60～180分钟后再升温至β转变温度以下15～30℃继续保温60～180分钟。如此重复该步骤5～10次。步骤4)：最后铸件随炉冷却至β转变温度以下30～40℃，保温90～120后空冷。铸件最终得到双态组织，其室温延伸率可达10％以上。

Description

一种TC4合金铸件的热处理工艺
技术领域
本发明属于钛合金技术领域，具体涉及到一种TC4合金铸件的热处理工艺。
背景技术
TC4合金综合性能优异，被广泛的应用于航空、航天、医用、化工等领域，该合金加工性能好，可采用锻造、铸造、粉末冶金、3D打印等多种方式成形，也是目前应用范围最广的钛合金。
与锻造、3D打印和粉末冶金等技术相比，铸造技术具有金属利用率高，成本低，生产周期短等优点。并且随着精密铸造和热等静压技术的快速发展，采用铸造的方式制备复杂结构形状的零件愈加受到人们的重视。但是由于铸造钛合金的塑形一般远低于锻造和粉末冶金组织，限制了合金性能的发挥还增加了铸件性能对缺陷的敏感性。因此有必要提供一种紧靠热处理工艺提高TC4铸件性能的工艺方法，促进该合金铸件在航空航天领域的应用。
发明内容
为解决上述技术问题，提出了一种TC4合金铸件的热处理工艺，具体技术方案如下：
一种TC4合金铸件的热处理工艺，热处理工艺包括如下步骤：
步骤1)：将TC4合金铸件加热至β转变温度以上5～10℃，热透后出炉水冷；
步骤2)：炉温升至合金β转变温度以下15～30℃后将铸件放置于热处理炉中再次快速升温至设置温度后保温60～180分钟；
步骤3)：随后铸件随炉降温10～15℃，然后继续保温60～180分钟后再升温至β转变温度以下15～30℃；如此重复该步骤5～10次；
步骤4)最后铸件随炉冷却至β转变温度以下30～40℃，保温90～120后空冷。
所述的一种TC4铸件的热处理工艺，其优选方案为多次重复5-10次步骤2)后再进行步骤3)。
所述的一种TC4铸件的热处理工艺，其优选方案为所述TC4合金铸件最终获得双态组织，其室温强度不低于930Mpa，屈服不低于840Mpa，延伸率不低于10％，面缩不低于14％。
本发明与现有技术相比具有的优点和有益效果：
与传统热处理相比，本发明工艺最终得到双态组织，其室温延伸率可达10％以上。
附图说明
图1为本发明实施例1热处理后的TC4铸件的显微组织照片；
图2为本发明实施例2热处理后的TC4铸件的显微组织照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
本实施例所用材料是规格为直径25mm，长度为200mm的TC4合金铸棒，其成分为Ti-6.5Al-4.2V，其合金相变点为1005℃；
TC4合金铸件加热至1010℃保温30min后水冷，然后炉温升至990℃将铸件装炉后快速升温至990℃保温100min，然后随炉降温至980℃保温100min后随炉再升温至990℃后保温100min；然后随炉降温至980℃保温100min后随炉再升温至990℃后保温100min；然后随炉降温至980℃保温100min后随炉再升温至990℃后保温100min；然后随炉降温至975℃保温100min后随炉再升温至990℃后保温100min；然后随炉降温至975℃保温100min后随炉再升温至985℃后保温100min；然后随炉降温至975℃保温100min后随炉再升温至985℃后保温100min；最后铸件随炉冷却至970℃，保温100min后空冷。
经实施例1循环热处理制备的TC4合金铸件，室温拉伸性能数据如下表1所示：
表1实施例1中TC4铸件的室温拉伸性能
Figure BDA0003589219330000031
表1为实施例1铸件热处理后的力学性能测试结果及其同原始铸件(对比铸件一)的对比，从表1中可以看出，实施例1铸件的室温强度较铸件未做任何热处理(对比铸件一)相差不大；室温延伸率均值高于11％，断面收缩率均值为16％，均高于铸件未做任何热处理(对比铸件一)。同时还可以看出实施例1铸件的力学性能稳定性优于对比铸件。
实施例2：
本实施例所用材料是规格为直径25mm，长度为200mm的TC4合金铸棒，其成分为Ti-6.5Al-4.2V，其合金相变点为1005℃；
TC4合金铸件加热至1010℃保温30min后水冷，然后炉温升至990℃将铸件装炉后快速升温至990℃后保温100min，然后随炉降温至980℃保温100min后随炉再升温至990℃后保温100min；然后随炉降温至980℃保温100min后随炉再升温至990℃后保温100min；然后随炉降温至980℃保温100min后随炉再升温至990℃后保温100min；然后随炉降温至975℃保温100min后随炉再升温至985℃后保温100min；然后随炉降温至975℃保温100min后随炉再升温至985℃后保温100min；最后铸件随炉冷却至970℃，保温100min后空冷。
经实施例2循环热处理制备的TC4合金铸件，室温拉伸性能数据如下表2所示：
表2实施例2中TC4铸件的室温拉伸性能
Figure BDA0003589219330000041
表2为实施例2铸件热处理后的力学性能测试结果及其同原始铸件(对比铸件一)的对比，从表2中可以看出，实施例2铸件的室温强度和室温塑性较铸件未做任何热处理(对比铸件一)相比均略有提升。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种TC4合金铸件的热处理工艺，其特征在于：热处理工艺包括如下步骤：
步骤1)：将TC4合金铸件加热至β转变温度以上5～10℃，热透后出炉水冷；
步骤2)：炉温升至合金β转变温度以下15～30℃后将铸件放置于热处理炉中再次快速升温至设置温度后保温60～180分钟；
步骤3)：随后铸件随炉降温10～15℃，然后继续保温60～180分钟后再升温至β转变温度以下15～30℃；如此重复该步骤5～10次；
步骤4)：最后铸件随炉冷却至β转变温度以下30～40℃，保温90～120后空冷。
2.按照权利要求1所述的一种TC4铸件的热处理工艺，其特征在于：重复5-10次步骤2)后再进行步骤3)。
3.按照权利要求1所述的一种TC4铸件的热处理工艺，其特征在于：所述TC4合金铸件最终获得双态组织，其室温强度不低于930Mpa，屈服不低于840Mpa，延伸率不低于10％，面缩不低于14％。
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