钛合金的锤打后处理：冷却与热处理优化

钛合金锻件锻造后通常均采用空冷。不过，根据钛合金的类型，以及零件所需的强度和塑性指标，有时也在锻后进行热处理。

钛合金的锻后热处理主要有以下几种：

（1）不完全退火 这种退火主要用来消除锻造后存在的残余应力，退火后空冷，其常用规范见表2-3-39。

（2）完全退火 这种退火能有效地消除锻后存在的残余应力。其退火温度见表2-3-39。

表2-3-39 钛合金锻件退火温度

（3）等温退火 这种退火适用于β稳定元素含量较高的两相钛合金。这种退火不仅可以消除锻造中产生的应力，而且还可改变钛合金的相组成，其作用在于稳定钛合金的组织和性能。这种退火包括两个阶段：①首先将钛合金加热到低于同素异晶转变温度20～160℃的温度，并在此温度下保温；②然后转入温度低于同素异晶转变温度300～450℃的炉中，并在该温度下保温。最后取出空冷，其规范见表2-3-40。

（4）双重退火 双重退火的作用类同于等温退火，也主要是用于（α+β）两相钛合金。其过程与等温退火相同，不同的是经高温处理的锻坯，要置于空气中冷却到室温，然后再放入低温炉中处理。

采用双重退火，可获得较高的强度极限，但塑性指标要降低。其规范见表2-3-40。

表2-3-40 等温退火与双重退火规范(www.xing528.com)

（5）淬火、时效 淬火、时效是一种强化热处理，它能保证钛合金具有最大的强度。淬火是将钛合金锻件加热到β相区温度，保温后在水中冷却，从而获得介稳定β相和马氏体相α′和α″。时效的作用是使介稳定β相分解。时效后锻件在空气中冷却。钛合金锻件的淬火、时效规范见表2-3-41。

表2-3-41 钛合金锻件的淬火、时效规范

为了使（α+β）钛合金锻件在淬火、时效后具有较好的强度与塑性的综合性能，在淬火、时效前，锻件最好具有等轴的或网篮状的组织。

但是，这种快速冷却并非对所有钛合金的力学性能都有利。例如，Ti-2.5Al-7.5Mo-1.0Cr-1.0Fe钛合金，虽然也属（α+β）钛合金，在β相区的温度下变形后则要采取缓冷。因为这种钛合金的合金化程度高，组织中α针细，要使其达到平衡状态并使针加粗到最优尺寸，必须慢冷。

对合金化程度较低的钛合金，如TC4、TC6、TC9等钛合金，在β相区温度下变形后，要使快冷显出效果，其冷却速度必须控制在一定的范围内。如果冷却太快，组织中的α针太细，这样就可能大大降低塑性指标。同时，快冷会使β相一次再结晶受阻，从而使锻件上保留有粗晶组织。

综上所述，在选择β锻造后锻件的冷却制度时，应该考虑到钛合金组织和晶内结构。