CN116334515A - 一种旋压钛材的热处理方法 - Google Patents
一种旋压钛材的热处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116334515A CN116334515A CN202310366965.1A CN202310366965A CN116334515A CN 116334515 A CN116334515 A CN 116334515A CN 202310366965 A CN202310366965 A CN 202310366965A CN 116334515 A CN116334515 A CN 116334515A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- spinning
- titanium material
- deformation
- heat treatment
- titanium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 103
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 102
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 102
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000009987 spinning Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 58
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 36
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 11
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
本发明属于金属材料的热处理领域,具体涉及一种旋压钛材的热处理方法。该旋压钛材的热处理方法包括以下步骤:钛材经旋压变形后得到旋压钛材,所述旋压变形的变形量为50%以上;将所述旋压钛材先在380~430℃进行第一级退火处理,冷却后再在500~560℃进行第二级退火处理。本发明提供的旋压钛材的热处理方法,采用较大变形量的旋压变形,可使材料具有较高的变形能,进一步采用双级退火制度使储存能分级释放,有利于获得均匀细小且热稳定性良好的晶粒组织,从而改善钛材旋压工件的整体使用性能,延长其服役寿命,扩宽其服役工况。
Description
技术领域
本发明属于金属材料的热处理领域,具体涉及一种旋压钛材的热处理方法。
背景技术
钛及钛合金具有密度小、硬度大、耐高温、耐腐蚀性能好等优点,被广泛用于航空航天、生物医疗、海洋化工等领域。随着航空航天的发展,由钛及钛合金制作的薄壁回转体零件作为航空发动机、兵器等工业中的重要部件得到越来越广泛地应用。
薄壁回转体零件越来越多的采用旋压成形技术制造,旋压成形是制造薄壁回转体零件的新工艺,是一种先进的少切削的加工方法,相比传统的加工工艺,具有节约成本、效率高等优点。但随着旋压件尺寸的增大,旋压变形后材料组织很不均匀,且材料内部会存在一定的残余应力,为改善这一现象需要对其进行退火处理。
申请公布号为CN112921259A的中国发明专利申请公开了一种强力旋压变形后的钛零件的残余应力消除方法,其是将旋压后的钛零件置于热处理炉内,以10~52℃/min的加热速度升温至530℃~560℃的目标温度,保温时间60min~100min;保温后,以随炉冷却的方式冷却至380~410℃,随后出炉空冷至室温。其工艺能够消除强力旋压变形后TA1零件的残余内应力,从而降低薄壁圆筒零件在后续加工过程中由于残余应力释放而导致变形的风险。
利用上述热处理工艺得到的退火态TA1零件的晶粒度达到10级,在一定程度上提高了旋压钛材的微观组织优异性和使用性能,但在晶粒度等级、组织均匀性和热稳定性等方面仍有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋压钛材的热处理方法,以进一步提高钛材旋压件的晶粒度、组织均匀性和热稳定性。
为了实现以上目的,本发明所采用的技术方案是:
一种旋压钛材的热处理方法,包括以下步骤:钛材经旋压变形后得到旋压钛材,所述旋压变形的变形量为50%以上;将所述旋压钛材先在380~430℃进行第一级退火处理,冷却后再在500~560℃进行第二级退火处理。
本发明提供的旋压钛材的热处理方法,采用较大变形量的旋压变形,可使材料具有较高的变形能,进一步采用双级退火制度使储存能分级释放,有利于获得均匀细小且热稳定性良好的晶粒组织,从而改善钛材旋压工件的整体使用性能,延长其服役寿命,扩宽其服役工况。
钛材优选为工业纯钛。优选地,第一级退火处理的温度为400~430℃,时间为2~2.5h。第二级退火处理的时间为0.5~1h。双级退火控制在上述时间可有效保证热处理效果,实现旋压钛材晶粒度、组织均匀性和热稳定性的改善。
优选地,所述冷却为空冷至室温,所述第二退火处理后空冷至室温。双级退火处理时,待热处理炉达到目标温度后,将旋压钛材放入其中,即采用到温放样方式,配合空冷至室温的冷却方式,可以更好地保持双级退火工艺下获得的优良组织。
容易理解,双级退火在保护气氛下进行。优选地,双级退火均在氩气气氛保护下进行。
进一步优选地,所述旋压变形的变形量为50~60%。变形量指厚度变形量。旋压变形后的钛材厚度为20~25mm。采用以上方式,可充分利用钛材的动态再结晶过程,配合以上双级退火制度,实现对钛材的“旋压变形+双级退火”加工,使旋压钛材获得细小均匀、热稳定性高的晶粒组织。旋压变形控制在上述范围,即可保证获得良好地动态再结晶效果。
优选地,所述钛材为工业纯钛。以工业纯钛为钛材制成的阴极钛辊,晶粒细小均匀,有利于高性能极薄铜箔的制备。
另外,本发明的旋压钛材的热处理方法还具有操作简单、生产成本低、易于操作等优点。
附图说明
图1为本发明实施例1旋压变形后的热处理工艺路线;
图2为本发明实施例1旋压变形50%的钛材微观组织,(a)(b)分别代表低倍和高倍;
图3为本发明实施例1旋压变形50%+400℃/2h+500℃/1h的钛材显微组织,(a)(b)分别代表低倍和高倍;
图4为对比例1旋压变形50%+500℃/1h的钛材显微组织,(a)(b)分别代表低倍和高倍;
图5为本发明实施例2旋压变形50%+400℃/2h+560℃/0.5h的钛材显微组织,(a)(b)分别代表低倍和高倍;
图6为对比例2旋压变形50%+560℃/0.5h的钛材显微组织,(a)(b)分别代表低倍和高倍;
图7为对比例3旋压变形50%+320℃/2h+560℃/0.5h的钛材显微组织,(a)(b)分别代表低倍和高倍;
图8为对比例4旋压变形50%+450℃/2h+560℃/0.5h的钛材显微组织,(a)(b)分别代表低倍和高倍。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施过程进行详细说明。以下实施例所使用的钛材为TA1工业纯钛,其化学成分为(质量分数,%):Ti≥99.8%、Fe≤0.05%、C≤0.03%、N≤0.03%、O≤0.06%、H≤0.002%。
一、本发明的旋压钛材的热处理方法的具体实施例
实施例1
本实施例的旋压钛材的热处理方法,包括以下步骤:
(1)旋压变形:将TA1工业纯钛进行旋压变形,变形量为50%。
(2)双级退火:在真空气氛管式电阻炉内通入氩气作为保护气体,将炉温升至400℃,到温后放入旋压钛材试样进行第一级退火处理,保温2h后立即取出,空冷至室温;然后继续将炉温升至500℃,到温后放入旋压钛材试样进行第二级退火处理,保温1h后立即取出,空冷至室温。双级退火的热处理工艺曲线图如图1所示。
实施例2
本实施例的旋压钛材的热处理方法,包括以下步骤:
(1)旋压变形:将TA1工业纯钛进行旋压变形,变形量为50%。
(2)双级退火:在真空气氛管式电阻炉内通入氩气作为保护气体,将炉温升至400℃,到温后放入旋压钛材试样进行第一级退火处理,保温2h后立即取出,空冷至室温;然后继续将炉温升至560℃,到温后放入旋压钛材试样进行第二级退火处理,保温0.5h后立即取出,空冷至室温。
二、对比例
对比例1
对比例1的旋压钛材的热处理方法,与实施例1的区别仅在于,步骤(2)中,在真空气氛管式电阻炉内通入氩气作为保护气体,将炉温升至500℃,到温后放入旋压钛材试样进行退火处理,保温1h后立即取出,空冷至室温。
对比例2
对比例2的旋压钛材的热处理方法,与实施例2的区别仅在于,步骤(2)中,在真空气氛管式电阻炉内通入氩气作为保护气体,将炉温升至560℃,到温后放入旋压钛材试样进行退火处理,保温0.5h后立即取出,空冷至室温。
对比例3
对比例3的旋压钛材的热处理方法,与实施例2的区别仅在于,步骤(2)中,在真空气氛管式电阻炉内通入氩气作为保护气体,将炉温升至320℃,到温后放入旋压钛材试样进行第一级退火处理,保温2h后立即取出,空冷至室温;然后继续将炉温升至560℃,到温后放入旋压钛材试样进行第二级退火处理,保温0.5h后立即取出,空冷至室温。
对比例4
对比例4的旋压钛材的热处理方法,与实施例2的区别仅在于,步骤(2)中,在真空气氛管式电阻炉内通入氩气作为保护气体,将炉温升至450℃,到温后放入旋压钛材试样进行第一级退火处理,保温2h后立即取出,空冷至室温;然后继续将炉温升至560℃,到温后放入旋压钛材试样进行第二级退火处理,保温0.5h后立即取出,空冷至室温。
三、实验例
本实验例对各实施例和对比例的旋压钛材的显微组织、晶粒度等级、晶粒尺寸、晶粒尺寸误差进行分析。其中,晶粒度等级、晶粒尺寸、晶粒尺寸误差评价所依据的标准为GB/T6394-2017(金属平均晶粒度测定方法)。
图2为实施例1旋压变形50%后的钛材显微组织,可以看到旋压变形后晶粒破碎严重,钛材内部存在较多的大尺寸变形晶粒,且分布不均匀,但也有局部区域发生了动态回复和再结晶。
图3为实施例1经过旋压变形50%、双级退火后的钛材显微组织,(a)(b)分别代表低倍和高倍。图4为对比例1方案旋压变形50%、单级退火后的钛材显微组织。
下表1为实施例1和对比例1所得旋压钛材的晶粒度等级、晶粒尺寸及晶粒尺寸误差对比。
表1实施例1和对比例1的晶粒度等级、晶粒尺寸及晶粒尺寸误差对比
状态 | 晶粒度等级 | 晶粒尺寸/μm | 晶粒尺寸误差/μm |
实施例1 | 12.2级 | 5.4 | 1.8 |
对比例1 | 11.8级 | 5.8 | 2.0 |
由图2、图3、图4的直观对比及表1的定量统计结果可以看出,实施例1双级退火后的晶粒度高于对比例1单级退火后的晶粒度,且实施例1的晶粒尺寸误差范围更小,说明相比于单级退火,双级退火具有显著的细化晶粒、均匀化晶粒尺寸分布的作用。
图5为实施例2方案旋压变形50%、双级退火后的钛材显微组织。图6为对比例2方案旋压变形50%、单级退火后的钛材显微组织。实施例2和对比例2的晶粒度等级、晶粒尺寸、晶粒尺寸误差如表2所示。
表2实施例2和对比例2的晶粒度等级、晶粒尺寸、晶粒尺寸误差
状态 | 晶粒度等级 | 晶粒尺寸/μm | 晶粒尺寸误差/μm |
实施例2 | 11.9级 | 5.9 | 2.0 |
对比例2 | 11.1级 | 7.6 | 3.2 |
由图5、图6的直观对比及表2的定量统计结果可以看出,实施例2双级退火后的晶粒度高于对比例2单级退火后的晶粒度,且实施例2的晶粒尺寸误差范围更小,进一步验证了双级退火工艺在细化晶粒、改善均匀性方面的优越性。
由表1和表2的对比可以看出,对比例1、2的单级退火温度从500℃升高到560℃,晶粒尺寸增加1.8μm;而实施例1、2双级退火的第二级温度从500℃升高到560℃,晶粒尺寸仅增加0.5μm。从晶粒尺寸的增幅对比来看,双级退火制度不仅可以均匀和细化晶粒,还可以提高组织的热稳定性。
图7为对比例3方案旋压变形50%、双级退火后的钛材显微组织,图8为对比例4方案旋压变形50%、双级退火后的钛材显微组织,它们与实施例2在晶粒度等级、晶粒尺寸、晶粒尺寸误差方面的对比如表3所示。
表3实施例2和对比例2~4的晶粒度等级、晶粒尺寸、晶粒尺寸误差
状态 | 晶粒度等级 | 晶粒尺寸/μm | 晶粒尺寸误差/μm |
实施例2 | 11.9级 | 5.9 | 2.0 |
对比例2 | 11.1级 | 7.6 | 3.2 |
对比例3 | 11.1级 | 7.8 | 2.9 |
对比例4 | 10.8级 | 8.4 | 3.2 |
由表3可知,对比例3双级退火后的晶粒度等级低于实施例2双级退火的晶粒度等级,晶粒尺寸略高于对比例2单级退火的晶粒尺寸,说明双级退火工艺的第一级退火温度不宜过低。对比例4双级退火后的晶粒度不仅低于实施例2双级退火的晶粒度,而且低于对比例2单级退火的晶粒度,说明双级退火工艺的第一级退火温度不宜过高。
对比例3和4说明双级退火工艺的第一级退火温度很关键,不宜过高或过低,380℃~430℃是较适宜的选择范围。
Claims (6)
1.一种旋压钛材的热处理方法,其特征在于,包括以下步骤:钛材经旋压变形后得到旋压钛材,所述旋压变形的变形量为50%以上;将所述旋压钛材先在380~430℃进行第一级退火处理,冷却后再在500~560℃进行第二级退火处理。
2.如权利要求1所述的旋压钛材的热处理方法,其特征在于,第一级退火处理的温度为400~430℃,时间为2~2.5h。
3.如权利要求2所述的旋压钛材的热处理方法,其特征在于,第二级退火处理的时间为0.5~1h。
4.如权利要求1所述的旋压钛材的热处理方法,其特征在于,所述冷却为空冷至室温,所述第二退火处理后空冷至室温。
5.如权利要求1~4中任一项所述的旋压钛材的热处理方法,其特征在于,所述旋压变形的变形量为50~60%。
6.如权利要求5所述的旋压钛材的热处理方法,其特征在于,所述钛材为工业纯钛。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310366965.1A CN116334515A (zh) | 2023-04-07 | 2023-04-07 | 一种旋压钛材的热处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310366965.1A CN116334515A (zh) | 2023-04-07 | 2023-04-07 | 一种旋压钛材的热处理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116334515A true CN116334515A (zh) | 2023-06-27 |
Family
ID=86894871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310366965.1A Pending CN116334515A (zh) | 2023-04-07 | 2023-04-07 | 一种旋压钛材的热处理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116334515A (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110976603A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-10 | 西安航天动力机械有限公司 | 一种阴极辊用细晶钛筒的制备方法 |
CN112921259A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-08 | 西安泰金工业电化学技术有限公司 | 一种强力旋压变形后的钛零件的残余应力消除方法 |
CN113981349A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-28 | 西安泰金工业电化学技术有限公司 | 一种高晶粒度旋压阴极辊钛筒的退火工艺 |
CN114453846A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-05-10 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种多尺寸纯钛阴极辊筒的制备方法 |
CN115647734A (zh) * | 2022-10-20 | 2023-01-31 | 西安泰金工业电化学技术有限公司 | 一种无缝钛筒制备工艺 |
CN115717225A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-02-28 | 河南科技大学 | 一种细化钛材晶粒的复合形变热处理工艺 |
-
2023
- 2023-04-07 CN CN202310366965.1A patent/CN116334515A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110976603A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-10 | 西安航天动力机械有限公司 | 一种阴极辊用细晶钛筒的制备方法 |
CN112921259A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-08 | 西安泰金工业电化学技术有限公司 | 一种强力旋压变形后的钛零件的残余应力消除方法 |
CN113981349A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-28 | 西安泰金工业电化学技术有限公司 | 一种高晶粒度旋压阴极辊钛筒的退火工艺 |
CN114453846A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-05-10 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种多尺寸纯钛阴极辊筒的制备方法 |
CN115647734A (zh) * | 2022-10-20 | 2023-01-31 | 西安泰金工业电化学技术有限公司 | 一种无缝钛筒制备工艺 |
CN115717225A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-02-28 | 河南科技大学 | 一种细化钛材晶粒的复合形变热处理工艺 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109652627B (zh) | 一种高性能金属丝生产的退火加工工艺 | |
CN102925657A (zh) | 一种中碳合金钢轴承环件轧制形变淬火复合强化方法 | |
CN110586824A (zh) | 一种利用α′六方马氏体相变细化钛合金晶粒的多向等温锻造方法 | |
CN102517529A (zh) | 一种板换用冷轧钛带卷的真空热处理工艺 | |
CN110760766B (zh) | 一种电站空冷系统用铝材及其制备方法 | |
CN114381679B (zh) | 一种gh4169高温合金板材的晶粒细化方法 | |
CN110976512A (zh) | 一种tc4钛合金丝材冷轧方法 | |
CN111230007A (zh) | 一种1000Kg级高温合金的锻造方法 | |
CN113512628B (zh) | 一种改善20Cr13锻坯晶粒度的退火工艺 | |
CN100371490C (zh) | 用铸轧坯料生产超薄铝箔工艺中的轧制加工及热处理方法 | |
CN107716840B (zh) | 一种环锻件的生产工艺 | |
CN102002658B (zh) | 冷轧钛卷的退火工艺 | |
CN114214494A (zh) | 一种不锈钢耐腐蚀性能的表面晶界工程处理方法 | |
CN116334515A (zh) | 一种旋压钛材的热处理方法 | |
CN108796181A (zh) | 一种盘元热处理球化退火工艺 | |
CN110218855B (zh) | 一种克服刀片热处理变形的方法 | |
CN109972064B (zh) | 一种喷射成形7055铝合金的热处理方法 | |
CN112280942A (zh) | 马氏体不锈钢2Cr13线材退火工艺 | |
CN111172373A (zh) | 一种低碳钢热处理工艺 | |
CN111100976A (zh) | 玻璃模具用钢锻后防止开裂的热处理工艺 | |
CN113073179B (zh) | 一种冷挤压用低碳素结构钢的热处理方法 | |
RU2445399C1 (ru) | Способ изготовления плоского профиля из гафния | |
CN111945088B (zh) | 一种低合金化Al-Mg-Si合金的热处理方法 | |
CN111440938B (zh) | 一种轧制纯钽箔的退火强化工艺方法 | |
CN1081236C (zh) | 奥氏体不锈钢分批退火的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |