一种TC4-DT钛合金结构件的准β热处理工艺的利记博彩app
【专利摘要】本发明提供了一种TC4-DT钛合金结构件的准β热处理工艺，其能解决目前TC4-DT钛合金结构件在准β热处理后组织及力学性能不均匀的问题。其包括以下工艺步骤，首先对TC4-DT钛合金结构锻件进行两相区均匀化预热处理，然后对经预热处理后的TC4-DT钛合金结构锻件进行随炉升温处理，到温保温后将TC4-DT钛合金结构锻件出炉风冷，最后进行退火处理，其特征在于：在TC4-DT钛合金结构锻件的最大有效厚度处钻负载偶插入孔，在负载偶插入孔中插入负载偶，在两相区均匀化预热处理完毕后将TC4-DT钛合金结构锻件随炉升温至Tβ+15℃，在TC4-DT钛合金结构锻件随炉升温过程中关注负载偶温度，当负载偶达到TC4-DT钛合金材料相变点转变温度Tβ时开始保温计时、保温20分钟~45分钟后出炉风冷。
【专利说明】一种TC4-DT钛合金结构件的准β热处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于材料科学【技术领域】，尤其是涉及钛合金准β热处理工艺领域，具体为一种TC4-DT钛合金结构件的准β热处理工艺。
【背景技术】
[0002]航空结构件的设计逐渐从起初的追求单纯静强度、安全、寿命、破损-安全的设计理念向现代的追求高损伤容限的设计理念上转变，这就要求航空结构件在服役期间存在意外损伤时能够在损伤被检测出来或进行结构修理前仍有足够的剩余强度，以保证航空器及人员的安全。钛合金由于强度高、综合性能优异而广泛应用于航空航天领域，其中钛合金的四种组织状态中网篮组织和并列组织能够满足高损伤容限性的设计理念，特别是合适的并列组织能够获得更高的UP更低的da/dN，TC4-DT钛合金作为中等强度的高损伤容限性材料，通常采用准β热处理的方法来获得并列组织，以满足高损伤容限性的设计理念。但是TC4-DT钛合金准β热处理在实际生产中目前存在以下几个问题:
(1)TC4-DT钛合金结构工件形状复杂，工件各部位尺寸差别较大，准β热处理后工件组织的均匀性较差，甚至工件较厚部位会有等轴α相，等轴α相的存在一定程度上使得Kk降低、da/dN升高，其组织及力学性能的不均匀性见图1、图2以及表1所示；
(2)目前TC4-DT钛合金准β热处理保温时间的计算较为宽泛，实际生产中较难把握，保温时间偏短，工件组织中会有等轴α相；保温时间偏长，组织片层偏粗，塑性将不能满足标准要求；其组织及力学性能的对比见图3、图4及表2所示；
(3)TC4-DT钛合金准β热处理的稳定性不高，对加热设备的升温速率没有要求，采用不同的加热设备就可能导致组织和性能的不合格，当升温速率较低导致工件心部实际保温时间与工件表面的保温时间差别较大，而最终工件组织及性能出现不均匀。
【发明内容】
[0003]为了克服现有生产技术上存在的上述问题，本发明提供了一种TC4-DT钛合金结构件的准β热处理工艺，其能解决目前TC4-DT钛合金结构件在准β热处理后组织及力学性能不均匀的问题。
[0004]其技术方案是这样的，其包括以下工艺步骤，首先对TC4-DT钛合金结构锻件进行两相区均匀化预热处理，然后对所述经预热处理后的TC4-DT钛合金结构锻件进行随炉升温处理，到温保温后将所述TC4-DT钛合金结构锻件出炉风冷，最后进行退火处理，其特征在于:在TC4-DT钛合金结构锻件的最大有效厚度处钻负载偶插入孔，在所述负载偶插入孔中插入负载偶，在两相区均匀化预热处理完毕后将所述TC4-DT钛合金结构锻件随炉升温至Te+15°C，在所述TC4-DT钛合金结构锻件随炉升温过程中关注所述负载偶温度，当所述负载偶达到TC4-DT钛合金材料相变点转变温度Te时开始保温计时、保温20分钟~45分钟后出炉风冷。
[0005]其进一步特征在于:所述负载偶孔的深度为所述负载偶孔所在锻件最大有效厚度的一半； 在所述TC4-DT钛合金结构锻件随炉升温过程中，加热炉的升温速率14(T200°C /h ；
所述两相区均匀化预热处理的热处理制度为(Te-30°C) X130min ；
所述退火处理，将经准β热处理后的TC4-DT钛合金结构锻件放入加热炉内加热至730°C并保温180min，然后出炉空冷；
当所述TC4-DT钛合金结构锻件不允许表面破坏时，按照TC4-DT钛合金结构锻件最大有效厚度配备随炉试料，在所述随炉试料上钻取深度为所述随炉试料厚度一半的负载偶孔，在所述负载偶孔内放置负载偶。
[0006]本发明的有益效果是:其采用负载偶对工件心部温度进行监测，并以工件心部达到相变点转变温度后的保温时间来表征工件的实际保温时间，因此其能够保证工件组织和性能的均匀性并能通过负载偶对热处理过程中工件心部实际加热温度进行监测，从而提高工件准β热处理的稳定性，减少产品试制次数，降低成本，采用该工艺方法处理后工件的组织及性能情况见图5、图6和表3，从图5和图6可以看出采用本发明工艺方法处理后的工件心部及边缘组织均匀，表3中可以看出采用本发明工艺方法处理后材料的力学性能匹配较好，均能满足标准的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为形状复杂的TC4-DT钛合金结构锻件心部的组织金相图；
图2为形状复杂的TC4-DT钛合金结构锻件边缘部的组织金相图；
图3为TC4-DT钛合金结构锻件准β热处理过程中加热时间偏短情况下组织金相图； 图4为TC4-DT钛合金结构锻件准β热处理过程中加热时间偏长情况下组织金相图； 图5为经本发明准β热处理后TC4-DT钛合金结构锻件心部的组织金相图；
图6为经本发明准β热处理后TC4-DT钛合金结构锻件边缘部的组织金相图。
【具体实施方式】
[0008]实施例一:
(1)在待热处理工件的最大有效厚度处钻负载偶插入孔，负载偶插入孔的深度为该处最大有效厚度尺寸的一半；
(2)待热处理工件在两相区进行均匀化预热处理，预热处理的热处理制度为(T0-3O°C) X130min ；
(3)在两相区均匀化预热处理完毕后，工件随炉升温至Te+15°C，加热炉升温速率控制在140°C /h，在工件随炉升温的过程中关注负载偶温度，当负载偶温度达到TC4-DT钛合金材料相变点转变温度Te时开始保温计时，保温45min，出炉风冷。
[0009](4)再对工件进行退火处理:730°C X 180min,空冷。
[0010]实施例二:
(1)在待热处理工件的最大有效厚度处钻负载偶插入孔，负载偶插入孔的深度为该处最大有效厚度尺寸的一半；
(2)待热处理工件在两相区进行均匀化预热处理，预热处理的热处理制度为(T0-3O°C) X130min ；(3)在两相区均匀化预热处理完毕后，工件随炉升温至Te+15°C，加热炉升温速率控制在170°C /h，在工件随炉升温的过程中关注负载偶温度，当负载偶温度达到TC4-DT钛合金材料相变点转变温度Te时开始保温计时，保温20min，出炉风冷。
[0011](4)再对工件进行退火处理:730°C X180min，空冷。
[0012]实施例三:
(1)在待热处理工件的最大有效厚度处钻负载偶插入孔，负载偶插入孔的深度为该处最大有效厚度尺寸的一半；
(2)待热处理工件在两相区进行均匀化预热处理，预热处理的热处理制度为(T0-3O°C) X130min ；
(3)在两相区均匀化预热处理完毕后，工件随炉升温至Te+15°C，加热炉升温速率控制在200°C /h，在工件随炉升温的过程中关注负载偶温度，当负载偶温度达到TC4-DT钛合金材料相变点转变温度Te时开始保温计时，保温33min，出炉风冷。
[0013](4)再对工件进行退火处理:730°C X 180min,空冷。
[0014]表1形状复杂TC4-DT钛合金结构件心部及边缘组织及性能对比表
【权利要求】
1.一种TC4-DT钛合金结构件的准β热处理工艺，其包括以下工艺步骤，首先对TC4-DT钛合金结构锻件进行两相区均匀化预热处理，然后对所述经预热处理后的TC4-DT钛合金结构锻件进行随炉升温处理，到温保温后将所述TC4-DT钛合金结构锻件出炉风冷，最后进行退火处理，其特征在于:在TC4-DT钛合金结构锻件的最大有效厚度处钻负载偶插入孔，在所述负载偶插入孔中插入负载偶，在两相区均匀化预热处理完毕后将所述TC4-DT钛合金结构锻件随炉升温至Te+15°C，在所述TC4-DT钛合金结构锻件随炉升温过程中关注所述负载偶温度，当所述负载偶达到TC4-DT钛合金材料相变点转变温度Te时开始保温计时、保温20分钟~45分钟后出炉风冷。
2.根据权利要求1所述的一种TC4-DT钛合金结构件的准β热处理工艺，其特征在于:所述负载偶孔的深度为所述负载偶孔所在锻件最大有效厚度的一半。
3.根据权利要求1或2所述的一种TC4-DT钛合金结构件的准β热处理工艺，其特征在于:在所述TC4-DT钛合金结构锻件随炉升温过程中，加热炉的升温速率14(T200°C /h。
4.根据权利要求3所述的一种TC4-DT钛合金结构件的准β热处理工艺，其特征在于:所述两相区均匀化预热处理的热处理制度为(Te-30°C ) X 130min。
5.根据权 利要求4所述的一种TC4-DT钛合金结构件的准β热处理工艺，其特征在于:所述退火处理，将经准β热处理后的TC4-DT钛合金结构锻件放入加热炉内加热至730°C并保温180min，然后出炉空冷。
6.根据权利要求1、4或5中任一所述的一种TC4-DT钛合金结构件的准β热处理工艺，其特征在于:当所述TC4-DT钛合金结构锻件不允许表面破坏时，按照TC4-DT钛合金结构锻件最大有效厚度配备随炉试料，在所述随炉试料上钻取深度为所述随炉试料厚度一半的负载偶孔，在所述负载偶孔内放置负载偶。
【文档编号】C22F1/18GK103668026SQ201310678009
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】黄定辉, 李晓婷, 赵顺峰 申请人:无锡透平叶片有限公司