[发明专利]TC4钛合金多层次组织细化工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及TC4钛合金多层次组织细化工艺方法，属于热处理技术领域。

背景技术

TC4作为一种普遍应用的传统钛合金，其组织形态丰富，有β相变点以下40～50℃锻造得到的α+β等轴状的钛合金，这种组织中α相含量＞50%，其余为β_C相；在β相变点以下15～40℃锻造，得到＜50%的初生α₀+β_C的双态组织；当TC4钛合金的变形开始和终了温度都在β相区，且变形量又＜50%时，或者将合金加热到β相区后以较慢的冷却速度冷却时，都将得到魏氏组织；网篮组织是将两相钛合金在β转变温度附近变形，或在β相区开始变形，而在两相区终止变形（变形量为50～80%），得到的组织。三态组织是属于近β锻造，在β相变点以下10～15℃锻造后冷却形成。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种TC4钛合金多层次组织细化工艺方法。以得到包括晶粒尺寸、团尺寸、针片状或条束状组织尺寸、亚片条尺寸等不同的TC4钛合金，从而应用于不同要求的领域。

本发明的技术方案：

一种TC4钛合金多层次组织细化工艺方法，该方法是将待处理的TC4钛合金放在加热炉内加热至1000～1100℃，保温5～20min后，将加热件从加热炉内取出使其以80～120℃/s的冷却速度冷却至室温，得晶粒尺寸为200～300μm，团尺寸为140～170μm，条束尺寸为0.7～1.0μm，平均硬度为34～37HRC的TC4钛合金热处理件。

一种TC4钛合金多层次组织细化工艺方法，该方法是将待处理的TC4钛合金放在加热炉内加热至1000～1100℃，保温5～20min后，将加热件从加热炉内取出使其以25～45℃/s的冷却速度冷却至室温，得晶粒尺寸为200～300μm，团尺寸为90～120μm，条束尺寸1.4～1.7μm，平均硬度为30～34HRC的TC4钛合金热处理件。

一种TC4钛合金多层次组织细化工艺方法，该方法是将待处理的TC4钛合金放在加热炉内加热至1000～1100℃，保温5～20min后，取出加热件，使其以2～5℃/s的冷却速度冷却至室温，得晶粒尺寸为200～300μm，团尺寸为90～120μm，条束尺寸1.6～2.0μm，平均硬度为29～30HRC的TC4钛合金热处理件。

一种TC4钛合金多层次组织细化工艺方法，该方法是将待处理的TC4钛合金放在加热炉内加热至1000～1100℃，保温5～20min后，停止加热使加热件以0.01～0.05℃/s的冷却速度冷却至室温，得晶粒尺寸为200～300μm，团尺寸为40～60μm，条束尺寸8.0～10.0μm，平均硬度为28～29HRC的TC4钛合金热处理件。

前述方法中，所述待处理的TC4钛合金中包括钛元素（Ti）89.98、铝元素（Al）5.422、钒元素（V）4.281、碳元素（C）0.058和铁元素（Fe）0.083。

前述方法中，所述待处理的TC4钛合金中含的杂质元素包括小于或等于0.05的氮元素（N）、小于或等于0.015的氢元素（H）和小于或等于0.20的氧元素（O）。

前述方法中，所述待处理的TC4钛合金状态为锻态，晶粒组织为细小片条状的魏氏组织，无过烧过热现象，无氧化。

前述方法中，所述保温5～20min根据待处理的TC4钛合金的有效厚度确定，保温时间与待处理的TC4钛合金有效厚度成正比，有效厚度越大保温时间越长，反之保温时间越短。

与现有技术相比，本发明与传统工艺不同，是在β相区一定温度进行加热，并控制相应的保温时间，然后控制四种不同的冷却速度，从而得到包括晶粒尺寸、团尺寸、条束尺寸等不同组织和性能的热处理件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

一种TC4钛合金多层次组织细化工艺方法，该方法是将待处理的TC4钛合金放在加热炉内加热至1000～1100℃，保温5～20min后，将加热件从加热炉内取出使其以80～120℃/s的冷却速度冷却至室温，得晶粒尺寸为200～300μm，团尺寸为140～170μm，条束尺寸为0.7～1.0μm，平均硬度为34～37HRC的TC4钛合金热处理件。