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钛及钛合金的热处理

责任编辑:诺曼比尔 发布日期:2021-02-01 14:51:56

真空热处理

由于钛异常活泼,很容易受碳、氧、氢、氧的污染,使合金性能变坏,所以钛合金热处理时应采用真空炉或氩气保护;如果在氧化性气氛中加热,则应严格控制和去除工件表面氧化层。需要进行真空热处理的钛合金零件也越来越多,除了通常进行的钛合金钣金件和铸件的去应力退火、钛合金紧固标准件的固溶处理和时效处理、钛合金的除氢退火均需在真空炉中进行以外,高强度钛合金钣金零件的约束时效处理也必须在真空炉中进行。真空热处理是钛合金零件制造过程中的关键工序,其最终性能在很大程度上取决于热处理的正确进行。

真空热处理的一个主要参数是真空工作压强,航空工业标准规定:在真空退火过程中,为避免因真空压强过低而产生真空表面腐蚀,一般应将真空工作压强控制在不小于2×10-3Pa。也有采用高纯氩气进行分压控制的。

QQ截图20210201144816.jpg

惰性气体可以作为保护性气氛的加热介质,也可用于真空固溶处理时的淬火介质。由于钛的化学活性比较高,所以对于氩气的纯度也有更高的要求。纯度不小于99.99%的纯氩一般不适用于钛合金的热处理。国外标准中规定了对惰性气体(氦和氩)的露点要求为不高于-54℃。航标规定采用符合GB/T10624的高纯氩,纯度不小于99.999%。

国内外的有关标准均未对真空炉热处理后工件的出炉温度做出规定,航标规定了真空热处理后工件应在200℃以下出炉空冷。在惰性气体或真空中加热的钛件表面出现淡黄色氧化膜时可不清除;若零件表面存在淡蓝色、蓝色或灰色氧化膜时必须按空气炉规定清除。

固溶处理淬火允许延迟时间

钛合金固溶处理加热完成后的冷却要严格按淬火要求进行,如果冷速过低,合金的相成分发生明显扩散,将严重影响时效强化效果。通常钛合金工件淬火允许的延迟时间必须符合表1的要求。

表1 钛合金最长淬火延迟时间

最小截面厚度/mm

最长延迟时间/s

≤0.6

6

0.6~25

10

2.5~25

15

>25

30

钛合金在空气电炉加热氧化层去除

钛合金半成品、零件、结构件的热处理可以在电炉中加热,但不应在气体火焰炉或重油炉中加热。钛合金件表面的氧化层必须清除,其清除方法包括酸洗、化学铣切、喷砂或机加工等。钛合金的精加工件表面的氧化层去除后,还应根据规定清除一定厚度的基体金属,其具体参数见表2。

表2 去除基体金属最小深度

加热温度/℃

加热时间/h

≤0.2

0.2~0.5

0.5~1

1~2

2~6

6~10

10~20

500~600

不要求

8

13

13

13

25

51

600~700

8

13

25

25

51

76

76

700~760

13

25

25

51

76

76

152

760~820

25

25

51

76

142

152


820~930

51

76

142

152

254

930~980

76

142

152

254

980~1100

152

254

356

注:在进行多道次加热时,可在最后一道加热后消除氧化层,加热时间以各次相加计算。


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