[发明专利]一种超大规格钛合金锻坯锻造加工方法

说明书

本发明涉及钛合金锻造技术领域，具体涉及一种超大规格钛合金锻坯锻造加工方法，通过开坯锻造、均匀化锻造、T_β以下锻造、成品锻造等步骤来实现的。采用本发明的锻造方法，能够在快锻机上实现单重为3000~5000kg的超大规格TC4钛合金锻坯的批量生产，生产锻坯锻造总火次为8~10火，较传统钛合金锻坯锻造14~16火加工成本降低约17%，综合成品率提升约7%，适用于工业化生产。

技术领域

本发明属于钛合金锻造技术领域，具体涉及一种超大规格钛合金锻坯锻造加工方法。

背景技术

随着新型装备向着大型化及科技化发展，钛合金的锻坯也朝着大型化、特大型化发展。对于单重超过5吨的超大规格钛合金锻坯而言，组织均匀性始终是个巨大的难题。钛合金超大规格锻坯的生产过程中，为保证超大规格锻坯组织的均匀性，通常需要在大型设备进行多火次锻造，而超大规格锻坯由于尺寸大，在锻造过程中无法保证终锻温度，通常容易造成组织不均匀。此外，由于坯料单重大，设备能力不足时容易出现锻不透的现象，特别容易造成边、心部组织不均匀、力学性能各向异性等问题，从而无法满足最终使用要求。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种超大规格钛合金锻坯的锻造加工方法。通过这种加工方法，能够生产出（150~250）×（800~2000）×（3500~4000）mm的超大规格锻坯，这种钛合金锻坯组织为α+β两相组织，锻坯组织均匀性良好，力学性能稳定，各向异性弱，适用于工业化生产。

本申请所用的原材料为TC4钛合金φ780mm~φ880mm规格铸锭，其锻造过程为开坯锻造、均匀化锻造、T_β以下锻造、成品锻造。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种超大规格钛合金锻坯锻造加工方法，其特征在于，通过如下步骤来实现：

（一）开坯锻造

将铸锭在1050~1200℃进行1~2火次镦拔或拔长锻造，最终将坯料锻至成扁方锻坯，锻坯的T向与S向的长度比控制在1.2~1.8之间，在锻后采用空冷。

（二）均匀化锻造

加热温度在T_β-（30~50）℃，对经过步骤（一）中的坯料进行1~2火次拔长锻造，该火次在拔长时，采用直拔或大小面互换，锻造后锻坯的T向与S向的长度比控制在1.3~1.8之间，锻后采用风冷。随后在T_β+（50~120）℃保温适当时间后出炉，再进行一火次拔长锻造，锻造后锻坯的T向与S向的长度比控制在1.5~2.3之间，锻后采用空冷或水冷；

本发明在开坯锻造之后采用均匀化锻造，并采用拔长锻造的方式进行，相比常规技术而言，更能实现β晶粒快速细化与均匀化；且在均匀化锻造中，具体是在T_β以上温度保温后的一火次拔长锻造控制了锻坯T向与S向的长度比控制在1.5~2.3之间，能够有效增加扁方难变形区的变形量，增加心部锻透性。

（三）T_β以下锻造

加热温度范围为T_β-（30~70）℃，分4~6火完成，每火次均为拔长锻造，其中1~2火进行大小面互换，第3~6火为直拔锻造，每火次锻造完成后需在T_β-（30~70）℃温度下保温，保温结束后出炉后进行空冷；

该步骤为两相区锻造，通过均匀化锻造完成后锻坯T向与S向的长度比控制在1.5~2.3之间的控制，与在该两相区锻造中前1~2火次进行大小面互换进行结合，能够有效解决两相区拔长锻造变形量不足的问题，提高最终锻坯的均匀性；