鈦合金及其熱處理工藝簡(jiǎn)述

1、鈦合金及其熱處理工藝簡(jiǎn)述寶雞鈦業(yè)股份有限公司：楊新林摘要：本文對(duì)鈦及其合金的基本信息進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，對(duì)鈦的幾類(lèi)固溶體劃分進(jìn)行了簡(jiǎn)述，對(duì)鈦合金固態(tài)相變也進(jìn)行了概述。重點(diǎn)概述了鈦合金的熱處理類(lèi)型及工藝，為之后生產(chǎn)實(shí)習(xí)中對(duì)鈦合金的熱處理工藝認(rèn)識(shí)提供指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：鈦合金，熱處理1 引言 鈦在地殼中的蘊(yùn)藏量位于結(jié)構(gòu)金屬的第四位,但其應(yīng)用遠(yuǎn)比銅、鐵、錫等金屬滯后。鈦合金中溶解的少量氧、氮、碳、氫等雜質(zhì)元素,使其產(chǎn)生脆性,從而妨礙了早期人們對(duì)鈦合金的開(kāi)發(fā)和利用。直至二十世紀(jì)四五十年代,隨著英、美及蘇聯(lián)等國(guó)鈦合金熔煉技術(shù)的改進(jìn)和提高,鈦合金的應(yīng)用才逐漸開(kāi)展5。 純鈦的熔點(diǎn)為1668,高于鐵的熔點(diǎn)。鈦在固態(tài)下具

2、有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,在882.5以上為體心立方晶格的相,在882.5以下為密排六方晶格的相。鈦合金根據(jù)其退火后的室溫組織類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi),退火組織為相的鈦合金記為T(mén)AX,也稱為型鈦合金；退火組織為相的鈦合金記為T(mén)BX,也稱為型鈦合金；退火組織為+兩相的鈦合金記為T(mén)CX,也稱為+型鈦合金,其中的“X”為順序號(hào)。我國(guó)目前的鈦合金牌號(hào)已超過(guò)50個(gè),其中TA型26個(gè),TB型8個(gè)以上,TC型15個(gè)以上5。 鈦合金具有如下特點(diǎn)： （1）與其他的合金相比,鈦合金的屈強(qiáng)比很高,屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度極為接近； （2）鈦合金的密度為4g/cm3,大約為鋼的一半,因此,它具有較高的比強(qiáng)度； （3）鈦合金的耐腐蝕性能優(yōu)良,在海

3、水中其耐蝕性甚至比不銹鋼還要好； （4）鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)小,摩擦系數(shù)大,因而機(jī)械加工性不好； （5）在焊接時(shí),鈦合金焊縫金屬和高熱影響區(qū)容易被氧、氫、碳、氮等元素污染,使接頭性能變壞。 在熔煉和各種加工過(guò)程完成之后,為了消除材料中的加工應(yīng)力，達(dá)到使用要求的性能水平，穩(wěn)定零件尺寸以及去除熱加工或化學(xué)處理過(guò)程中增加的有害元素(例如氫)等,往往要通過(guò)熱處理工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。鈦合金熱處理工藝大體可分為退火、固溶處理和時(shí)效處理三個(gè)類(lèi)型。由于鈦合金高的化學(xué)活性,鈦合金的最終熱處理通常在真空的條件下進(jìn)行。熱處理是調(diào)整鈦合金強(qiáng)度的重要手段之一。2 鈦合金的合金化特點(diǎn) 鈦合金的性能由Ti同合金元素間的物理化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)

4、來(lái)決定，即由形成的固溶體和化合物的特性以及對(duì)轉(zhuǎn)變的影響等來(lái)決定。而這些影響又與合金元素的原子尺寸、電化學(xué)性質(zhì)（在周期表中的相對(duì)位置）、晶格類(lèi)型和電子濃度等有關(guān)。但作為T(mén)i合金與其它有色金屬如Al、Cu、Ni 等比較，還有其獨(dú)有的特點(diǎn)，如： （1）利用Ti的轉(zhuǎn)變，通過(guò)合金化和熱處理可以隨意得到、+和相組織； （2）Ti是過(guò)渡族元素，有未填滿的d電子層，能同原子直徑差位于±20以內(nèi)的置換式元素形成高濃度的固溶體； （3）Ti及其合金在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于熔點(diǎn)的溫度中能同O、N、H、C等間隙式雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使性能發(fā)生強(qiáng)烈的改變； （4）Ti同其它元素能形成金屬鍵、共價(jià)鍵和離子鍵固溶體和化合物。 Ti合

5、金合金化的主要目的是利用合金元素對(duì)或相的穩(wěn)定作用，來(lái)控制和相的組成和性能。各種合金元素的穩(wěn)定作用又與元素的電子濃度（價(jià)電子數(shù)與原子的比值）有密切關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，電子濃度小于4的元素能穩(wěn)定相，電子濃度大于4的元素能穩(wěn)定相，電子濃度等于4的元素，既能穩(wěn)定相，也能穩(wěn)定相。 工業(yè)用Ti合金的主要合金元素有Al、Sn、Zr、V、Mo、Mn、Fe、Cr、Cu和Si等，按其對(duì)轉(zhuǎn)變溫度的影響和在或相中的固溶度可以分為三大類(lèi)：穩(wěn)定元素、穩(wěn)定元素、中性元素6,7。 穩(wěn)定元素能提高相變點(diǎn)，在相中大量溶解和擴(kuò)大相區(qū)。例如鋁、鎵、硼、碳、氧、氮等。這其中,鋁在配制合金中得到了廣泛的應(yīng)用。鋁的固溶強(qiáng)化效果最顯著,還可提高

6、合金的高溫強(qiáng)度,提高+型合金的時(shí)效能力,改善合金抗氧化性,減小合金密度,提高彈性模量。 穩(wěn)定元素能降低相變溫度，在相中大量溶解和擴(kuò)大相區(qū)。其中鋁、釩、鈮、鉭、鎢等屬于同晶型的,在鈦中可以無(wú)限固溶,而鐵、錳、鈷、鎳、銅、硅等,在鈦中只形成有限的固溶體,在含量相同時(shí),它們的固溶強(qiáng)化效果大于同晶型穩(wěn)定元素的固溶強(qiáng)化效果。就氧而言,Ti-6Al-4V(TC4)根據(jù)碳、氧、氮、氫等元素含量的不同有工業(yè)級(jí)(含氧0.16%0.20%wt)和ELI級(jí)(超低間隙,含氧0.1%0.13%wt)。因?yàn)檠踉貫榉€(wěn)定元素,使得合金的轉(zhuǎn)變溫度發(fā)生變化,對(duì)工業(yè)級(jí)而言,為10101020,對(duì)ELI級(jí)為9709808。 中性元

7、素在實(shí)用含量范圍內(nèi),對(duì)p相向a相的同素異晶轉(zhuǎn)變溫度的影響不大，在和相中均能大量溶解或完全互溶。中性元素主要有錫、鋯、鉿。 穩(wěn)定型二元相圖、穩(wěn)定型二元相圖及共析型二元相圖分別如圖1圖3。3 鈦合金固態(tài)相變 純Ti的轉(zhuǎn)變，是體心立方晶格向密排六方晶格的轉(zhuǎn)變，完全符合Burgers的取向關(guān)系：(110)/(0001)，111/110 ；慣習(xí)面是(331)，或(8811)、(8912)。但Ti合金因合金系、濃度和熱處理?xiàng)l件不同，還會(huì)出現(xiàn)一系列復(fù)雜的相變過(guò)程。這些相變可歸納為兩大類(lèi)，即淬火相變： ，q ,和回火相變:(,，) +q+3.1 馬氏體轉(zhuǎn)變 穩(wěn)定型Ti合金自相區(qū)淬火，會(huì)發(fā)生無(wú)擴(kuò)散的馬氏體轉(zhuǎn)變，

8、生成過(guò)飽和 固溶體。如果合金的濃度高，馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Ms降低到室溫以下，相將被凍結(jié)到室溫。這種相稱“殘留相”或“過(guò)冷相”，用表示。值得說(shuō)明的是，當(dāng)合金的相穩(wěn)定元素含量少，轉(zhuǎn)變阻力小，相可由體心立方晶格直接轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕骄Ц瘢@種馬氏體稱“六方馬氏體”，用“”表示。如果穩(wěn)定元素含量高，轉(zhuǎn)變阻力大，不能直接轉(zhuǎn)變成六方晶格，只能轉(zhuǎn)變?yōu)樾狈骄Ц瘢@種馬氏體稱“斜方馬氏體”，用表示（圖4）。 六方馬氏體有兩種慣習(xí)面。以334面為慣習(xí)面的馬氏體（濃度低，Ms 高），稱334型六方馬氏體，取向關(guān)系為(0001)/110，（110）/111；以334面為慣習(xí)面的馬氏體稱334型六方馬氏體（濃度高，Ms 點(diǎn)低），

9、取向關(guān)系仍為(0001)/110，110/111。斜方馬氏體的慣習(xí)面為133，取向關(guān)系為(001)/110，110/111。 Ti 合金的馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)鐖D4所示，與相的濃度和轉(zhuǎn)變溫度有密閉關(guān)系。由圖可知，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms 是隨合金元素含量的增加而降低，當(dāng)合金濃度增加到臨界濃度Ck，Ms點(diǎn)即降低到室溫，相即不再發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。同樣，成分已定的合金，隨著淬火溫度的降低，相的濃度將沿(+)轉(zhuǎn)變曲線升高（濃度沿曲線向右方移動(dòng)），當(dāng)淬火溫度降低到一定溫度，相的濃度升高到Ck時(shí)，淬火到室溫相也不發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，這一溫度稱“臨界淬火溫度”，可用Tc表示。Ck 和Tc在討論Ti合金的熱處理和組織變化時(shí)，是非常

10、重要的兩個(gè)參數(shù)。 馬氏體的形態(tài)與合金的濃度和Ms高低有關(guān)。六方馬氏體有兩種形態(tài)，合金元素含量低（圖4），馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms高時(shí)，形成板條狀馬氏體。這種六方馬氏體有大量的位錯(cuò)，但基本上沒(méi)有孿晶，是單晶馬氏體。反之，合金元素含量高，Ms 點(diǎn)降低，形成針狀或鋸齒形馬氏體。這種六方馬氏體有高的位錯(cuò)密度和層錯(cuò)，還有大量的101c孿晶，是孿晶馬氏體。斜方馬氏體，由于合金元素含量更高，Ms點(diǎn)更低，馬氏體針更細(xì)，可以看到更密集的孿晶。但應(yīng)指出，Ti合金的馬氏體是置換型過(guò)飽和固溶體，與鋼的間隙式馬氏體不同，強(qiáng)度和硬度只比相略高些，強(qiáng)化作用不明顯。當(dāng)出現(xiàn)斜方馬氏體時(shí)，強(qiáng)度和硬度特別是屈服強(qiáng)度反而略有降低。Ti合金

11、的濃度超過(guò)臨界濃度Ck（圖4），但又不太多時(shí)，淬火后會(huì)形成亞穩(wěn)定的過(guò)冷相。這種不穩(wěn)定的相，在應(yīng)力（或應(yīng)變）作用下能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。這種馬氏體稱“應(yīng)力感生馬氏體”，屈服強(qiáng)度很低，但有高的應(yīng)變硬化率和塑性，有利于均勻拉伸成型操作。3.2相的形成穩(wěn)定型Ti合金的成分位于臨界濃度ck 附近時(shí)，如Blackburn說(shuō)明圖所示（圖4），淬火時(shí)除了形成或外，還能形成淬火相，用q表示。q是六方晶格，a=0.4607nm，c=0.2821nm，c/a=0.613，與相共生，并有共格關(guān)系。q是無(wú)擴(kuò)散轉(zhuǎn)變，無(wú)論如何快冷也不能被阻止，與相的取向關(guān)系：0001/111，(110)/(10)。 相的形狀與合金元素的原子半徑

12、有關(guān)，原子半徑與Ti相差較小的合金，相是橢圓形，半徑相差較大時(shí)是立方體形。相的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)臨界濃度（Ck）的合金，淬火時(shí)不出現(xiàn)相，但在200500回火，可以轉(zhuǎn)變?yōu)橄唷＿@種相稱回火相或時(shí)效相，用q表示。q相的形接是無(wú)擴(kuò)散過(guò)程，但長(zhǎng)大要靠原子擴(kuò)散，是轉(zhuǎn)變的過(guò)渡相。由500以下回火形成的q相，是由于不穩(wěn)定的過(guò)冷相在回火過(guò)程中發(fā)生了溶質(zhì)原子偏聚，形成溶質(zhì)原子富集區(qū)和貧化區(qū)，當(dāng)貧化區(qū)的濃度接近Ck時(shí)即轉(zhuǎn)變?yōu)閝。相硬而且脆（HB=500,=0），雖能顯著提高強(qiáng)度、硬度和彈性模量，但塑性急劇降低。當(dāng)相的體積分?jǐn)?shù)Fv80，合金即完全失去了塑性；如果Fv控制在50%左右，合金會(huì)有較好的強(qiáng)度和塑性的配合。 相是T

13、i合金的有害組織，在淬火和回火時(shí)都要避開(kāi)它的形成區(qū)間，但加Al 能抑制相的形成。大多數(shù)工業(yè)用Ti合金都含有Al，故回火q相一般很少出現(xiàn)或體積分?jǐn)?shù)Fv很小。3.3亞穩(wěn)定相的分解鈦合金淬火形成的、和相都是不穩(wěn)定的，回火時(shí)即發(fā)生分解。各種相的分解過(guò)程很復(fù)雜，但分解的最終產(chǎn)物都是平衡的+相。如果合金是 共析型的，分解的最終產(chǎn)物將是+TixMy 化合物。但應(yīng)說(shuō)明，這種共析分解在一定條件下可以得到彌散的+相，有彌散硬化作用，是Ti合金時(shí)效硬化的主要原因。各種亞穩(wěn)定相的分解過(guò)程如下。 （1）過(guò)冷相分解有兩種分解方式： +x +e q + x q +x +e式中的q是回火相；x是濃度比高的相,e濃度的相。高溫

14、回火，可以越過(guò)形成q的過(guò)渡階段，直接按第一種反應(yīng)式進(jìn)行；如果回火溫度低，則按第二種反應(yīng)式發(fā)生分解：先析出a,使相的濃度升高到x，隨后a再分解出，使x的濃度升高到e，最后變成+e。（2）馬氏體的分解。馬氏體在300400即能發(fā)生快速分解，但在400500回火可獲得彌散度高的+相混合物，使合金彌散強(qiáng)化。實(shí)驗(yàn)研究表明，馬氏體要經(jīng)過(guò)許多中間階段才能分解為平衡的+或+ TixMy。X射線結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，各種Ti合金的馬氏體（，）有三四種過(guò)渡分解階段?，F(xiàn)舉兩種典型分解過(guò)程如下，第一種：s+ds +分解過(guò)程是先從中析出 s（非平衡成分），使中的穩(wěn)定元素貧化變成d，然后轉(zhuǎn)變?yōu)?，再轉(zhuǎn)變?yōu)?。另一種典型分解過(guò)程為：+

15、c+ s +這個(gè)分解過(guò)程是無(wú)從中析出，使所含穩(wěn)定元素富化成c，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)閟和相。六方馬氏體（）的分解過(guò)程與基本相同。（3）相的分解相實(shí)際上是穩(wěn)定元素在相中的過(guò)飽和固溶體，回火分解過(guò)程也很復(fù)雜，與的分解過(guò)程基本一樣，但分解過(guò)程隨相本身的成分、合金元素的性質(zhì)和熱處理?xiàng)l件等而不同。4 鈦合金熱處理 在鈦合金材料的工程應(yīng)用中,熱處理工藝是確保鈦合金正確使用的重要手段。鈦合金的熱處理工藝主要包括以下幾種類(lèi)型:退火處理,固溶處理和時(shí)效處理。根據(jù)鈦合金的不同類(lèi)型和不同的退火目的,退火處理又可分為消除應(yīng)力退火,完全退火(再結(jié)晶退火),雙重退火,等溫退火,脫氫真空退火等幾種形式。根據(jù)加熱溫度的不同,固溶處理又

16、可分為以下兩種類(lèi)型:在（+）/相變點(diǎn)溫度以上進(jìn)行的固溶處理,簡(jiǎn)稱為固溶;在（+）/相變點(diǎn)溫度以下進(jìn)行的固溶處理,簡(jiǎn)稱為+固溶。對(duì)于時(shí)效處理,根據(jù)時(shí)效后獲得的強(qiáng)度水平,有峰值時(shí)效和過(guò)時(shí)效(軟化時(shí)效)之分。 +型鈦合金典型的組織形態(tài)如圖5所示： 鈦合金熱處理有以下特點(diǎn)： （1）馬氏體相變不能引起合金的顯著強(qiáng)化，這個(gè)特點(diǎn)與鋼的馬氏體相變不同，鈦合金的熱處理強(qiáng)化只能依賴淬火形成的亞穩(wěn)相（包括馬氏體相）的時(shí)效分解。 （2）應(yīng)避免形成相。形成相會(huì)使合金變脆，正確選擇時(shí)效工藝（如采用高一些的時(shí)效溫度，即可使相分解為平衡的+相。 （3）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變難以細(xì)化晶粒。 （4）導(dǎo)熱性差。導(dǎo)熱性差可導(dǎo)致鈦合金，尤其是+

17、合金的淬透性差，淬火熱應(yīng)力大，淬火時(shí)零件容易翹曲。由于導(dǎo)熱性差，鈦合金變形時(shí)易引起局部溫升過(guò)高，使局部溫度有可能超過(guò)相轉(zhuǎn)變溫度而形成魏氏組織。 （5）化學(xué)性活潑。熱處理時(shí)，鈦合金易與氧和水蒸氣反應(yīng)，在工件表面形成一定深度的富氧層或氧化皮，使合金性能變壞。鈦合金熱處理時(shí)容易吸氫，引起氫脆。 （6）相變溫度差異較大，即使是同一成分，但冶煉爐次不同的合金，其轉(zhuǎn)變溫度有時(shí)也會(huì)有很大差別（一般相差570）。這是制定工件加熱溫度時(shí)要特別注意的特點(diǎn)。 （7）在相區(qū)加熱時(shí)晶粒長(zhǎng)大傾向大。晶粒粗化可使塑性急劇下降，故應(yīng)嚴(yán)格控制加熱溫度與時(shí)間，并慎用在相區(qū)溫度加熱的熱處理。4.1熱處理工藝簡(jiǎn)述4.1.1退火處理

18、（1）消除應(yīng)力退火 主要目的是消除在冷加工、冷成形及焊接等工藝過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。這種退火有時(shí)也稱為不完全退火。在這一過(guò)程中主要發(fā)生回復(fù)。退火的溫度低于該合金的再結(jié)晶溫度，消除應(yīng)力退火的時(shí)間取決于工件的厚度、殘余應(yīng)力大小、所用的退火溫度以及希望消除應(yīng)力的程度，其冷卻的方式一般采用空冷，對(duì)于大尺寸和形狀復(fù)雜的零件也可以采用爐冷。 （2）完全退火主 要目的是為了使組織和相成分均勻、降低硬度、提高塑性、獲得穩(wěn)定的或具有一定綜合性能的顯微組織。幾完全退火過(guò)程中主要是發(fā)生再結(jié)晶，完全退火的溫度高于該合金的再結(jié)晶溫度，所以也稱為再結(jié)晶退火。 （3）雙重退火 包括高溫和低溫兩次退火處理，其目的是為了使合金組

19、織更接近平衡狀態(tài)，以保證其在高溫及長(zhǎng)期應(yīng)力作用下的組織及性能穩(wěn)定性。雙重退火特別適用于高溫鈦合金。 （4）等溫退火 對(duì)+型鈦合金在（+）/轉(zhuǎn)變溫度以下100的范圍內(nèi)保溫后直接轉(zhuǎn)移到比該合金實(shí)際使用溫度稍高的爐內(nèi)繼續(xù)保溫一定時(shí)間，然后出爐空冷。等溫退火是雙重退火的種特殊形式。 （5）真空退火 是為防止鈦臺(tái)金氧化及污染而在真空條件下進(jìn)行的退火，同時(shí)，真空退火還可部分去除鈦合金中的氫含量，防止鈦合金發(fā)生氫脆。4.1.2固溶處理 鈦合金進(jìn)行固溶處理的目的是獲得可以產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化的亞穩(wěn)定相，即將固溶體以過(guò)飽和的狀態(tài)保留到室溫。固溶處理的溫度選擇在（+）/轉(zhuǎn)變溫度以上或以下的一定范圍內(nèi)進(jìn)行(分別稱為固溶和+

20、固溶)，固溶處理的時(shí)間應(yīng)能保證合金元素在相中充分固溶。4.1.3時(shí)效處理 鈦合金進(jìn)行時(shí)效處理的目的是為了促進(jìn)固溶處理產(chǎn)生的亞穩(wěn)定相發(fā)生分解，產(chǎn)生強(qiáng)化效果。時(shí)效過(guò)程取決于時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間、時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間的選擇應(yīng)該以合金能獲得最好的綜合性能為原則。 確定鈦合金的時(shí)效工藝通常是根據(jù)時(shí)效硬化曲線來(lái)進(jìn)行。時(shí)效硬化曲線描述了合金在不同時(shí)效溫度下，力學(xué)性能與時(shí)效時(shí)間的關(guān)系，力學(xué)性能可以是室溫抗拉性能，也可以是硬度或其他性能。時(shí)效溫度的選擇，通常應(yīng)避開(kāi)。相脆化區(qū)，因此，一般選擇在500以上9。時(shí)效溫度太低，難于避開(kāi)相，若溫度過(guò)高，則由相直接分解的相粗大，合金的強(qiáng)度降低。 根據(jù)時(shí)效后的強(qiáng)化效果，可以將時(shí)效

21、分為峰值時(shí)效和過(guò)時(shí)效。幾峰值時(shí)效的強(qiáng)度高，塑性相對(duì)滿意；過(guò)時(shí)效則強(qiáng)度下降，而塑性更好，高溫下的組織穩(wěn)定性 (熱穩(wěn)定性)及耐蝕性能好。有些合金為了獲得較好的韌性和抗剪切性能，也采用較高溫度時(shí)效。這種時(shí)效也稱為穩(wěn)定化處理。為了使合金在使用溫度下有較好的熱穩(wěn)定性，可以采用在使用溫度以上的時(shí)效。 有時(shí)為了控制時(shí)效析出相的大小、形態(tài)和數(shù)量，某些合金還可以采用多級(jí)時(shí)效處理，也稱為分級(jí)時(shí)效。分級(jí)時(shí)效通常先低溫時(shí)效，然后再較高溫度時(shí)效。4.2 實(shí)用鈦合金熱處理工藝4.2.1 型鈦合金 對(duì)型鈦合金，由于兩相區(qū)很小，退火溫度一般選擇在（+）/相變點(diǎn)以下120200。對(duì)TA7鈦合金（如圖6），其（+）/相變點(diǎn)為95

22、0900，板材退火溫度選定在700750，棒材退火溫度選定在800850。溫度過(guò)高會(huì)引起氧化和晶粒長(zhǎng)大，溫度過(guò)低時(shí)再結(jié)晶進(jìn)行不完全。 a型鈦合金不能通過(guò)固溶時(shí)效進(jìn)行強(qiáng)化，通常不進(jìn)行固溶處理。 對(duì)于a+化合物型鈦合金，固溶處理的目的是為了保留過(guò)飽和固溶體，固溶處理溫度一般選擇在剛剛低于共析溫度，例如Ti-2Cu合金，共析溫度為798，固溶處理溫度選擇在790，冷卻方式可選擇空冷。4.2.2 +型鈦合金 這類(lèi)合金的完全退火溫度一般選在（+）/相變點(diǎn)以下120200，冷卻方式采用空冷。例如對(duì)TC4鈦合金（如）圖7，其（+）/工程相變點(diǎn)為98010109，則完全退火溫度選為750850，消除應(yīng)力退火溫

23、度選在700800。 TC6鈦合金的轉(zhuǎn)變溫度約為965，對(duì)TC6棒材在870920保溫12h，然后自接轉(zhuǎn)移至550650的另一爐中保溫2h，空冷（等溫退火），或高溫階段結(jié)束后，打開(kāi)爐門(mén)待爐溫降至550650后保溫2h，再空冷。 +型鈦合金在退火中除發(fā)生再結(jié)晶之外，還會(huì)有相和相在組成、數(shù)量及形態(tài)上的變化。鄒清燕等10對(duì)TC11棒材初生相含量與熱處理溫度的關(guān)系研究表明，在相變點(diǎn)(轉(zhuǎn)變溫度)以下3545退火處理可以得到初生的體積百分?jǐn)?shù)為35%50%而且形貌也比較好的組織。 +型鈦合金固溶處理溫度通常選擇在（+）/相變點(diǎn)以下40100，即兩相區(qū)的上部溫度范圍，但不加熱到單相區(qū)，因?yàn)榧訜岬絾蜗鄥^(qū)后，會(huì)產(chǎn)

24、生粗大晶粒，對(duì)韌性有害、固溶處理的時(shí)間應(yīng)能保證合金元素在固溶體中充分固溶。固溶處理時(shí)應(yīng)迅速，通常采用水冷或油冷。時(shí)間稍加延誤，會(huì)在原始晶粒的晶界上析出二相，影響固溶處理的效果。以TG4為例，最小截面厚度在6mm以下、625mm及25mm以上時(shí)，固溶處理延遲的最長(zhǎng)時(shí)間分別規(guī)定為6s、8s和lOs。對(duì)TG4鈦合金棒材、鍛件而言，固溶處理的溫度通常為900970 ,保溫時(shí)間根據(jù)材料尺寸而在20120min范圍變化，采用水淬。尺寸小，需要的保溫時(shí)間也相應(yīng)減少。通常對(duì)于+型鈦合金，根據(jù)合金成分的不同，時(shí)效溫度選取500600，時(shí)間為412h。冷卻方式均采用空冷。對(duì)TC4鈦合金，時(shí)效溫度選480690范圍

25、，時(shí)效時(shí)間選擇28h114.2.3 型鈦合金 對(duì)于型鈦合金，完全退火即固溶處理，退火溫度一般選擇在（+）/相變點(diǎn)以上80100。完全退火的保溫時(shí)間取決于退火處理的零件及半成品的截面尺寸。尺寸越大，需要的退火保溫時(shí)間相應(yīng)增加。 型鈦合金的固溶溫度應(yīng)選擇在轉(zhuǎn)變溫度上下附近位置，例如TB2的轉(zhuǎn)變溫度為750，其固溶溫度實(shí)際選定為750800。若固溶處理溫度選擇過(guò)低，固溶合金元素?cái)U(kuò)散不夠充分，原始相多，固溶時(shí)效后強(qiáng)化效果差。如果固溶溫度選擇過(guò)高，則晶粒粗化，固溶時(shí)效后的強(qiáng)化效果也會(huì)降低。冷卻大多采用水冷，但有些合金例如TB2等也可采用空冷以防形變。對(duì)型鈦合金，通常固溶處理保溫時(shí)間比兩相合金要短些，例如Ti-8Al-Mo-V （型)棒材、鍛件為2090min, TB2、TB3等棒材、鍛件為1030min。這是因?yàn)閱蜗嗪辖鸬臒醾鲗?dǎo)性通常優(yōu)于