东莞市高埗镇本色真空光亮热处理优质工艺

　　（图片来源:参考文献[1]）“万能金属”是如何炼成的？

　　在医疗领域，钛合金要完成从金属原料到“人体好搭档”的华丽变身，需要经历一系列精密的加工过程。

　　传统锻造法通过反复锤炼来塑造钛合金。比如，铸造法是将熔化的钛合金倒入模具，适合制作牙冠等小型零件，但内部可能产生微小气孔；锻造法是用万吨压力机反复捶打，使钛板强度提升2-3倍。这些方法虽然成熟，但很难做出复杂的内部结构。

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　　从表7的数据可以看出，试验用TC4钛合金激光固溶处理工艺（2）＋时效后的硬度在38.3HRC以上，在500℃时效后的硬度高，为44.4HRC，比真空固溶处理＋时效的硬度39.7HRC高出4.7HRC。2）激光表层固溶处理工艺与硬化层组织的关系

　　试验用TC4钛合金激光固溶处理工艺（1）＋时效（008⁃5）后，距表面约0.3mm区间内组织为α＋β基体上分布有少量等轴状初生α晶粒；表层组织为细针状马氏体，外表面有重熔现象，过渡区组织为初生α＋β相，心部仍为退火态组织，如图2所示。

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　　钛合金在性质上属于同素异构体，在结构上拥有密排的六方晶格α钛结构、体心立方的β钛结构。一旦钛合金的温度发生变化，其组织中的结构就一定会产生相应的变化，形成α相钛、β相钛，在达到一定的温度之后，就会形成一种α+β相的组织钛合金，另一个名称是双相钛合金，我国用TC来表示。TC4钛合金在性质上属于Ti-Al-V系，具备强度高、密度小、耐腐蚀性能强等优点。1 固溶处理TC4钛合金在经过固溶处理之前，在钛合金的类型中属于α+β型，缺点包括 :耐磨性较差、冷轧成型时加工困难等，对其实施固溶处理工艺，是为了得到等轴稳定的α相、马氏体弥散的α 、 相、亚稳定状态的β相，等轴的α相能够让合金的力学性能得到综合性的提升，马氏体弥散的α 、 相能够让合金，在强度、硬度上得到提高，塑性、韧性被降低。TC4钛合金在经过固溶处理之前，在钛合金的类型中属于α+β型，缺点包括 :耐磨性较差、冷轧成型时加工困难等，对其实施固溶处理工艺，是为了得到等轴稳定的α相、马氏体弥散的α 、 相亚稳定状态的β相，等轴的α相能够让合金的力学性能得到综合性的提升，马氏体弥散的α 、 相能够让合金，在强度、硬度上得到提高，塑性、韧性被降低。固溶处理的工艺主要是受到两个方面的影响，分别是固溶时的速度快慢、冷却时效率的高低，以下是对这两方面的具体分析[1] 。

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　　钛合金优良的特性表现在:密度小（4.51g/cm3，钢的 57％）、强度高（抗拉强度680-1180Mpa）、硬度高（30-40HRC）、工作温度范围宽（高热600℃、低温-253℃）、耐蚀性好、无磁、热导率小、抗阻尼性能低等。

　　近年来，钛合金在航空航天、海洋工程、船舶、汽车、化工、电子、医疗、电力等行业的需求日益增多，广泛的市场需求正逐步加速钛合金锻造工艺与技术的发展。

　　本文主要为大家讲解一下钛合金热处理种类和热处理规范，有不当之处，欢迎指正。

　　01、钛合金热处理种类

　　钛合金常用的热处理方法为退火、固溶和时效处理。退火适用于各类钛合金，主要是为了获得最佳的力学性能，消除应力、提高塑性和稳定组织。固溶和时效处理是钛合金强化的主要手段。

　　去应力退火

　　退火温度比再结晶温度低100-250℃；

　　目的是为消除或减少加工过程中出现的内应力，防止和减少变形。

　　完全退火

　　又称:再结晶退火

　　退火温度接近再结晶温度和β转变点之间，退火过程主要发生再结晶，温度高于该合金的再结晶温度。

　　目的是降低硬度、提高塑性、稳定组织、改善加工性能。

　　双重退火

　　包括高温和低温两次退火，退火后空冷；高温为β转变点以下20-160℃，低温为相变点以下300-500℃。

　　目的是提高组织和性能的稳定性。

　　等温退火

　　双重退火的特殊形式

　　先加热到β转变点以下20-160℃，保温后，转移到低温炉（600-650℃）保温，然后出炉空冷到室温。

　　适用于β稳定元素含量较高的钛合金，采用缓慢冷却，使β相充分分解。

　　目的是得到稳定组织。

　　固溶处理

　　α+β两相区转变温度以上，β转变点以下28-83℃以下加热，特殊情况也可在β转变点以上加热，随后淬火。

　　目的是获得高比例时效强化的亚稳态β相。

　　时效处理

　　一般在425-650℃之间加热，时效温度和时效时间可以根据时效硬化曲线确定；

　　目的是促进亚稳态β相的分解或析出，从而提高合金强度。