广州市越秀区高精度渗碳、碳氮共渗公司

　　在IMI829钛合金基础上开发的英国IMI834合金，短时服役温度可达650 ℃，其特点是添加质量分数0.06%的C，在α+β两相区经热处理后得到双态组织。经固溶和时效热处理后，白初生α相含量随着固溶温度的增大而减少，经时效处理合金中除初生α相外的β转变组织由次生α相组成，且次生α相形貌变化不大。IMI834钛合金棒材的佳热处理工艺为(1005～1025 ℃)×2 h+水淬+(750～800 ℃)×2 h+空冷，合金的高温蠕变伸长率和持久值分别提高到0.147%和127 MPa，这主要与空冷过程中形成的细长次生α相有关。由于组织中还存在少量等轴初生α相，对合金有强化作用，与同类钛合金相比具有明显优势。目前已用于空客A330遄达700发动机的轮盘、鼓筒及后轴，采用一体式焊接，能使发动机重量减轻。

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　　它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。β合金中含有大量稳定β相的元素，可使高温β相保持在室温。 β合金一般可分为可热处理β合金（亚稳态β合金和近亚稳态β合金）和热稳定β合金。可热处理β合金在淬火状态下具有优良的塑性，时效处理后抗拉强度可达130~140kgf/mm2。 β合金一般用作高强度高韧性材料。缺点是比重高、成本高、焊接性能差、切割困难。

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　　图4 双相区固溶时效（α+β STA）处理固溶温度与时间对初生α相组织特征的影响。(3) 微观组织与性能之间的关系

　　这一部分着重总结了激光粉末床熔融钛合金中微观组织特征对性能的影响，包括拉伸性能、疲劳性能、断裂韧性、蠕变以及腐蚀性能。图5a为打印态、热处理态与热等静压态片层组织中α片层厚度与屈服强度之间的Hall-Petch关系；图5b为马氏体组织、α+β片层组织与双态组织的力学性能分布，可见双态组织在拉伸性能上拥有高强高韧的特点。

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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。