[发明专利]利用精锻机锻造生产TC4钛合金棒材的方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属锻造领域，具体地讲，涉及一种利用精锻机锻造生产TC4钛合金棒材的方法，适用于利用坯料锻造棒材的生产。

背景技术

钛及钛合金的性能优异，可广泛地应用到国民经济的各个行业，但是由于钛及钛合金的价格过高，因而阻碍了其应用的推广。因此，迫切需要采用低成本生产技术来生产钛合金。TC4钛合金棒材是钛合金中的一个重要材型。低成本的生产需要表面质量更好、锻造尺寸更精确、可高效率生产且质量可靠的锻造技术。精锻机的出现，为实现上述目的提供了较好的条件。

精锻机的生产特点是表面质量好、尺寸精确、锻造频次高。锻造频次高就会产生较大的形变热，利于锻造温度的保证，从而保证锻造产品的性能。对于钛合金而言，要使其获得较好的组织，就需要在β相变点以下的温度锻造，且每火变形量要达到40%以上。然而，目前利用精锻机锻造TC4钛合金的工艺流程为：圆柱体钛锭→纵向拔长→成品棒材，在这种高速大变形的锻造工艺下，就会产生较大的热量。表面的热量容易散失，但TC4钛合金的传热系数低，心部的热量传到表面散失需要一定时间，而TC4钛合金的比热容小，少量的热量聚集就会使温度上升。因此，在锻造过程中如果不控制锻造频次和锻造道次间的冷却，坯料非常容易超过β转变温度导致组织恶化，使得TC4钛合金在上述条件下经精锻机锻造后，往往存在组织不均匀、晶粒粗大等情况，从而降低了TC4钛合金的性能。

图1A和图1B分别示出了根据现有技术生产出的TC4钛合金棒材的表层和心部的金相组织。由图1A可以看出，TC4钛合金棒材的外表层为等轴组织，由图1B可以看出，TC4钛合金棒材的中心部分存在β晶界，也就是说，根据现有技术生产的TC4钛合金棒材的表层组织合格但中心部分因存在β晶界而不合格，从而导致棒材报废，增加了生产成本。

因此，需要研究一种新的TC4钛合金棒材精锻机锻造工艺，使锻造的棒材内外组织均匀，以满足TC4钛合金棒材的生产需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的TC4钛合金棒材精锻机锻造工艺，利用现有坯料，高效地生产出优质TC4钛合金棒材，以满足φ100～200mm低成本生产的需要。

根据本发明，提供了一种利用精锻机锻造生产TC4钛合金棒材的方法，所述方法包括加热、锻造和冷却以得到成品棒材，其中，在锻造过程中：控制开锻温度≥850℃；控制锻造频次，以控制棒材的温度上升幅度；控制除最后一个锻造道次之外的每道次的变形量为10%～25%，并且均匀分配除最后一个锻造道次之外的每道次的变形量；采用锻造道次间停顿冷却，以棒材的温度不再上升且≤840℃为准。

根据本发明的示例性实施例，控制锻造频次的步骤可以包括：在第一锻造道次中，控制锻造频次为180次/min，在第二和第三锻造道次中，控制锻造频次为90次/min，在除第一至第三锻造道次和最后一个锻造道次之外的道次中，控制锻造频次为60次/min，在最后一个锻造道次中，控制锻造频次为240次/min。

根据本发明的示例性实施例，在最后一个锻造道次控制棒材的变形量为5%～10%，以进行末尾整形。

根据本发明的示例性实施例，锻造道次间停顿冷却的时间可以为2分钟～3分钟。

根据本发明的示例性实施例，在加热步骤中，可以将加热温度控制为930±10℃，以获得等轴组织。

根据本发明的示例性实施例，可以利用柱形坯料来生产所述TC4钛合金棒材。

根据本发明的示例性实施例，坯料的尺寸可以设定为被锻造至成品合金棒材的总变形量≥60%。

附图说明

图1A和图1B是分别示出了根据现有技术生产出的TC4钛合金棒材的表层和心部的金相组织的照片。

图2A和图2B是分别示出了根据本发明的示例性实施例生产出的TC4钛合金棒材的表层和心部的金相组织的照片。

具体实施方式

本发明提供了一种新型的TC4钛合金棒材的精锻机锻造工艺，其通过利用现有坯料能够高效地生产出优质的TC4钛合金棒材，从而满足低成本生产的需要。

下面将详细地描述根据本发明的TC4钛合金棒材的精锻机工艺。

根据本发明，TC4钛合金棒材的精锻机工艺的工艺流程如下：柱形坯料→加热→利用精锻机进行多道次锻造→成品棒材。