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发表于 2012-7-31 11:40:52
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钛的热处理方法- ?) n; U( P) k. Y$ A3 A
一.钛的基本热处理:
! D; E8 v: q$ K% n1 s& a/ |# y工业纯钛是单相α 型组织，虽然在890℃以上有α-β 的多型体转变，但由于
& \; D( q8 M+ z/ N相变特点决定了它的强化效应比较弱，所以不能用调质等热处理提高工业纯钛的
* T7 ]; H' T( V, l+ O" b机械强度。工业纯钛唯一的热处理就是退火。它的主要退火方法有三种：1 再结5 [ c6 y) g7 ?
晶退火 2 消应力退火 3 真空退火。前两种的目的都是消除应力和加工硬化效应，3 x! ~) G, s. e0 t9 N
以恢复塑性和成型能力。
- ^6 {/ P e+ S% r工业纯钛在材料生产过程中加工硬度效应很大。图2-26 所示为经不同冷加7 ?' u# A9 v9 D5 e3 O* H' A
工后，TA2 屈服强度的升高，因此在钛材生产过程中，经冷、热加工后，为了恢: J: x r6 G1 W& I+ |" \7 B$ t
复塑性，得到稳定的细晶粒组织和均匀的机械性能，应进行再结晶退火。工业纯
9 k9 b" S) C7 ]# k. W P$ B钛的再结晶温度为550-650℃，因此再结晶退火温度应高于再结晶温度，但低于' f) o5 @- @# x6 T+ N/ k* h
α-β 相的转变温度。在650-700℃退火可获得最高的综合机械性能（因高于700℃8 |( f; E" a% E( D. c8 k
的退火将引起晶粒粗大，导致机械性能下降）。退火材料的冷加工硬化一般经. ~( G% X$ I% [
10-20 分钟退火就能消除。这种热处理一般在钛材生产单位进行。为了减少高温& Y, [7 N( M9 t% R; D# H
热处理的气体污染并进一步脱除钛材在热加工过程中所吸收的氢气，目前一般钛
' t h7 U0 k" Y- {8 w/ ]材生产厂家都要求真空气氛下的退火处理。0 u- q% G/ ~! c! f8 [0 k% n
为了消除钛材在加工过程（如焊接、爆炸复合、制造过程中的轻度冷变形）
u* H; i' D* j1 r: w8 G中的残余应力，应进行消应力热处理。% _2 O0 a3 s& p$ r/ k
消应力退火一般不需要在真空或氩气气氛中进行，只要保持炉内气氛为微氧! Q8 J/ T5 z& G2 B; U
化性即可。( c! y) Y- |* L2 ^7 z7 G% w
二.钛及钛合金的热处理:
6 b! r0 [% A3 m A& D6 E4 a; ?. I为了便于进行机械工业加并得到具有一定性能的钛和钛合金，以满足各种
4 m6 a2 p( O& R. I) M: D7 `( p6 x产品对材料性能的要求，需要对钛及钛合金进行热处理。
& N" o' s6 m2 b; F) G1．工业纯钛（TA1、TA2、TA3）的热处理
! N1 ]' U4 K& P) w. R. A; Yα-钛合金从高温冷却到室温时，金相组织几乎全是α 相，不能起强化作用，
1 z% \+ A c S0 k因此，目前对α-钛只需要进行消应力退火、再结晶退火和真空退火处理。前
: N5 a& o8 L2 C1 _+ P9 Q" Z两种是在微氧化炉中进行，而后者则应在真空炉中进行。$ ]* G+ G; r0 `) N% b! w9 P
（一）消应力退火& W' {% N3 P7 c3 ?* S
为了消除钛和钛合金在熔铸、冷加工、机械加工及焊接等工艺过程中所产生' g9 u: C( @/ g( Y$ N c
的内应力，以便于以后加工，并避免在使用过程中由于内应力存在而引起开裂破
) N. ?4 ]4 m, h' w; [" q2 n9 V8 q& q坏，对α-钛应进行消除应力退火处理。消除应力退火温度不能过高、过低，因为
; i6 s9 K% f- `* r过高引起晶粒粗化，产生不必要的相变而影响机械性能，过低又会使应力得不到$ U) \! Q$ S, H( n7 v. O
消除，所以，一般是选在再结晶温度以下。对于工业纯钛来说，消除应力退火的
- r4 h2 E! v& D' ^9 ]! l, A4 [加热温度为500-600℃。加热时间应根据工件的厚度及保温时间来确定。为了提$ Y/ Q! o5 a6 {) i5 p2 r- h( t P
高经济效果并防止不必要的氧化，应选择能消除大部分内应力的最短时间。工业
4 a7 k( w( h" {( H3 J纯钛消除应力退火的保温时间为15-60 分钟，冷却方式一般采用空冷。
8 |( v+ ` D) ~（二）再结晶退火（完全退火）! \1 S. g7 w+ m' }* w
α-钛大部分在退火状态下使用，退火可降低强度、提高塑性，得到较好的综
& t" H) h$ w! }6 q) V4 D合性能。为了尽可能减少在热处理过程中气体对钛材表面污染，热处理温度尽可
' a& m( q( e6 a# ], T5 P能选得低些。工业纯钛的退火温度高于再结晶温度，但低于α 向β 相转变的温度
0 B6 [3 k* `5 I* x+ Y120-200℃，这时所得到的是细晶粒组织。加热时间视工件厚度而定，冷却方式- k+ I" k6 u8 Y8 y
一般采用空冷。对于工业纯钛来说，再结晶退火的加热温度为680-700℃，保温
% V" J0 t O+ \4 S. \9 b时间为30-120 分钟。规范的选取要根据实际情况来定，通常加热温度高时，保& N- C2 o8 I' w; M* n X6 ^9 J
温时间要短些。
. m5 {; I! \4 {- |. C需要指出的是，退火温度高于700℃时，而且保温时间长时，将引起晶粒粗
& q6 W8 s& d1 ^8 n( R/ m. P+ u化，导致机械性能下降，同时，晶粒一旦粗化，用现有的任何热处理方法都难以% \+ K. T/ c9 v: j: D
使之细化。为了避免晶粒粗化，可采取下列两种措施：/ \ x9 y) C& w7 ]$ T6 c, ?( h
1）尽可能将退火温度选在700℃以下。
3 V+ {- n- Y+ `/ S2） 退火温度如果在700℃以上时，保温时间尽可能短些，但在一般情况下，+ L! o+ Y1 G% m+ R: M8 p
每mm 厚度不得少于3 分钟，对于所有工件来讲，不能小于15 分钟。
" ~; Y8 G5 n! V( I$ _& i/ _（三）真空退火
- |% E( I, y+ C3 y0 k2 P2 v: W8 ]. w钛中的氢虽无强化作用，但危害性很大，能引起氢脆。氢在α-钛中的溶解
% W4 P! Y% ~$ G2 p8 ~7 K度很小，主要呈TiH2 化合物状态存在，而TiH2 只在300℃以下才稳定。如将α-# _$ y6 }3 m/ | f5 s
钛在真空中进行加热，就能将氢降低至0.1%以下。当钛中含氢量过多时需要除
+ G9 e8 h }1 Z1 g氢，为了除氢或防止氧化，必须进行真空退火。真空退火的加热温度与保温时间，
) K" y! T$ I# o; L+ S' n- l与再结晶退火基本相同。冷却方式为在炉中缓冷却到适当的温度，然后才能开炉，
" b3 N/ r4 P4 H$ W- S8 ^8 k' H真空度不能低于5×10-4mmHg。 |
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