CN109837494A - 一种提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺。具体包括：将满足实际要求的钛合金零件进行表面的去污处理；将钛合金零件置于空气炉中，进行第一次退火处理，炉温控制在890℃，时间为40℃；炉冷到480‑500℃后，钛合金出炉空冷3‑5h；然后对钛合金进行水淬处理8h；再二次退火处理，于720℃保温2 h，出炉空冷后再于600℃条件下保温2 h；退火整个过程处于氮气气体环境中；除氢时炉内的绝对压强应6.0×1O Pa，加热温度一般为600℃，保温时问3h；保温后，钛合金零件应在氩气中快速冷却到180℃，出炉空冷，在STA或CWA状态的钛合金不能采用真空除氢；钛合金零件在真空炉中，于850℃条件下，保温处理10‑15h；然后水冷冷却处理3.5h。
Description
技术领域
本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺。
背景技术
钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。近年来，钛合金材料以其优越的物理化学性能在工业制造领域得到了大量的推广和应用，特别是在航空制造业，钛合金材料以其强度高、质量轻的优势，正逐步替代传统航空工业材料，从发展趋势来看，钛及其合金制品在航空制造业中将得到进一步的发展和应用。航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展。世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的 冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及 环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产 贮氢材料和形状记忆合金等。然而，钛合金存在诸多缺点，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质；还有抗磨性差，生产工艺复杂，在大规模生产作业中，钛及其合金制品在进行热处理工艺，其工艺质量往往受到原材料、设备、工艺方法和人员技能等多方面因素的影响，经常出现零件表面被氧气污染，或零件酸洗后被氢离子腐蚀等问题。由此可见，进一步提高钛合金制品的热处理工艺质量，对钛合金零件的热处理工艺进行进一步的完善和控制，从而提升其可操作性及生产效率，最终获得合格产品，显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺。该工艺方法能够明显提高现有合金材料的物理性能，能够更好的满足实际的航空行业的材料发展需求。
为了实现上述目的，本发明提供的提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺，具体包括以下步骤。
步骤1、预处理：将经过人工检验的满足实际要求的钛合金零件进行表面的去污处理，用干净的白布和丙酮清除零件表面的油脂、卤化物和其他有害物。备用。
步骤2、退火处理：将钛合金零件置于空气炉中，进行第一次退火处理，炉温控制在680-890℃，时间为40-60℃；炉冷到480-500℃后，钛合金出炉空冷3-5h；然后对钛合金进行水淬处理6-8h；再二次退火处理，于705-760℃保温1-2 h，出炉空冷后再于560-600℃条件下保温1-2 h；退火整个过程处于惰性气体环境中。
步骤3、除氢处理：除氢时炉内的绝对压强应不大于7×1O Pa，加热温度一般为600-750℃，保温时问不小于1 h；保温后，钛合金零件应在氩气中快速冷却到180-200℃，出炉空冷，在STA或CWA状态的钛合金不能采用真空除氢。
步骤4、淬火处理：钛合金零件在真空炉中，于750-850℃条件下，保温处理10-15h；然后水冷或置于在惰性气体中冷却处理2-3.5h。
所述惰性气体为氮气或氦气。
本发明的显著效果。
本发明使用空气炉、惰性气体炉和真空炉对钛合金零件进行热处理，并保证氧、氮、氢对钛合金零件的污染程度最低；热处理后的钛合金零件满足工程图样要求，加热设备配套的仪表装置应具备温度控制、记录和超温报警功能；热处理后采用空气炉加热对钛合金零件表面的污染进行清理时；若要求钛合金零件热处理后表面无氧化皮，或当零件表面的污染难以清理时，则应使用惰性气体炉或真空炉进行加热；本发明使用惰性气体炉处理时，炉内的惰性气体应保证循环良好，并且能保护零件的所有表面。在整个加热、保温和冷却阶段，惰性气体的露点应保持在-54℃或更低；炉内管道和装料区应密封以降低零件表面的污染程度。使用真空炉处理时，应为冷壁型辐射加热，并且专用于钛合金零件的热处理。真空炉的压升率≤6．65×10-1 Pa／h，其检测周期为每周1次。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
实施例1。
提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺，具体包括以下步骤。
步骤1、预处理：将经过人工检验的满足实际要求的钛合金零件进行表面的去污处理，用干净的白布和丙酮清除零件表面的油脂、卤化物和其他有害物，备用。
步骤2、退火处理：将钛合金零件置于空气炉中，进行第一次退火处理，炉温控制在890℃，时间为40℃；炉冷到480-500℃后，钛合金出炉空冷3-5h；然后对钛合金进行水淬处理8h；再二次退火处理，于720℃保温2 h，出炉空冷后再于600℃条件下保温2 h；退火整个过程处于氮气气体环境中。
步骤3、除氢处理：除氢时炉内的绝对压强应6.0×1O Pa，加热温度一般为600℃，保温时问3h；保温后，钛合金零件应在氩气中快速冷却到180℃，出炉空冷，在STA或CWA状态的钛合金不能采用真空除氢。
步骤4、淬火处理：钛合金零件在真空炉中，于850℃条件下，保温处理10-15h；然后水冷冷却处理3.5h。
实施例2。
提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺，具体包括以下步骤。
步骤1、预处理：将经过人工检验的满足实际要求的钛合金零件进行表面的去污处理，用干净的白布和丙酮清除零件表面的油脂、卤化物和其他有害物，备用。
步骤2、退火处理：将钛合金零件置于空气炉中，进行第一次退火处理，炉温控制在890℃，时间为60℃；炉冷到480℃后，钛合金出炉空冷3h；然后对钛合金进行水淬处理8h；再二次退火处理，于705℃保温1 h，出炉空冷后再于600℃条件下保温2 h；退火整个过程处于氮气气体环境中。
步骤3、除氢处理：除氢时炉内的绝对压强应7×1O Pa，加热温度一般为600℃，保温时问不小于1 h；保温后，钛合金零件应在氩气中快速冷却到200℃，出炉空冷，在STA或CWA状态的钛合金不能采用真空除氢。
步骤4、淬火处理：钛合金零件在真空炉中，于750℃条件下，保温处理15h；然后在氮气气体中冷却处理3.5h。
实施例3。
提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺，具体包括以下步骤。
步骤1、预处理：将经过人工检验的满足实际要求的钛合金零件进行表面的去污处理，用干净的白布和丙酮清除零件表面的油脂、卤化物和其他有害物，备用。
步骤2、退火处理：将钛合金零件置于空气炉中，进行第一次退火处理，炉温控制在720℃条件下45h；炉冷到490℃后，钛合金出炉空冷3.5h；然后对钛合金进行水淬处理7h；再二次退火处理，于760℃保温2 h，出炉空冷后再于58℃条件下保温1.5h；退火整个过程处于氮气气体环境中。
步骤3、除氢处理：除氢时炉内的绝对压强应6.8×1O Pa，加热温度一般为630℃，保温时问不小于1 h；保温后，钛合金零件应在氩气中快速冷却到190℃，出炉空冷，在STA或CWA状态的钛合金不能采用真空除氢。
步骤4、淬火处理：钛合金零件在真空炉中，于780℃条件下，保温处理13h；然后在氮气气体中冷却处理2.5h。
Claims (5)
1.一种提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、预处理：将经过人工检验的满足实际要求的钛合金零件进行表面的去污处理，用干净的白布和丙酮清除零件表面的油脂、卤化物和其他有害物，备用；
步骤2、退火处理：将钛合金零件置于空气炉中，进行第一次退火处理，炉温控制在680-890℃，时间为40-60℃；炉冷到480-500℃后，钛合金出炉空冷3-5h；然后对钛合金进行水淬处理6-8h；再二次退火处理，于705-760℃保温1-2 h，出炉空冷后再于560-600℃条件下保温1-2 h；退火整个过程处于惰性气体环境中；
步骤3、除氢处理：除氢时炉内的绝对压强应不大于7×1O Pa，加热温度一般为600-750℃，保温时问不小于1 h；保温后，钛合金零件应在氩气中快速冷却到180-200℃，出炉空冷，在STA或CWA状态的钛合金不能采用真空除氢；
步骤4、淬火处理：钛合金零件在真空炉中，于750-850℃条件下，保温处理10-15h；然后水冷或置于在惰性气体中冷却处理2-3.5h。
2.如权利要求1所述的提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氦气。
3.如权利要求1所述的提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、预处理：将经过人工检验的满足实际要求的钛合金零件进行表面的去污处理，用干净的白布和丙酮清除零件表面的油脂、卤化物和其他有害物，备用；
步骤2、退火处理：将钛合金零件置于空气炉中，进行第一次退火处理，炉温控制在890℃，时间为40℃；炉冷到480-500℃后，钛合金出炉空冷3-5h；然后对钛合金进行水淬处理8h；再二次退火处理，于720℃保温2 h，出炉空冷后再于600℃条件下保温2 h；退火整个过程处于氮气气体环境中；
步骤3、除氢处理：除氢时炉内的绝对压强应6.0×1O Pa，加热温度一般为600℃，保温时问3h；保温后，钛合金零件应在氩气中快速冷却到180℃，出炉空冷，在STA或CWA状态的钛合金不能采用真空除氢；
步骤4、淬火处理：钛合金零件在真空炉中，于850℃条件下，保温处理10-15h；然后水冷冷却处理3.5h。
4.如权利要求1所述的提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、预处理：将经过人工检验的满足实际要求的钛合金零件进行表面的去污处理，用干净的白布和丙酮清除零件表面的油脂、卤化物和其他有害物，备用；
步骤2、退火处理：将钛合金零件置于空气炉中，进行第一次退火处理，炉温控制在890℃，时间为60℃；炉冷到480℃后，钛合金出炉空冷3h；然后对钛合金进行水淬处理8h；再二次退火处理，于705℃保温1 h，出炉空冷后再于600℃条件下保温2 h；退火整个过程处于氮气气体环境中；
步骤3、除氢处理：除氢时炉内的绝对压强应7×1O Pa，加热温度一般为600℃，保温时问不小于1 h；保温后，钛合金零件应在氩气中快速冷却到200℃，出炉空冷，在STA或CWA状态的钛合金不能采用真空除氢；
步骤4、淬火处理：钛合金零件在真空炉中，于750℃条件下，保温处理15h；然后在氮气气体中冷却处理3.5h。
5.如权利要求1所述的提高物理性能的钛合金材料的热处理工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、预处理：将经过人工检验的满足实际要求的钛合金零件进行表面的去污处理，用干净的白布和丙酮清除零件表面的油脂、卤化物和其他有害物，备用；
步骤2、退火处理：将钛合金零件置于空气炉中，进行第一次退火处理，炉温控制在720℃条件下45h；炉冷到490℃后，钛合金出炉空冷3.5h；然后对钛合金进行水淬处理7h；再二次退火处理，于760℃保温2 h，出炉空冷后再于58℃条件下保温1.5h；退火整个过程处于氮气气体环境中；
步骤3、除氢处理：除氢时炉内的绝对压强应6.8×1O Pa，加热温度一般为630℃，保温时问不小于1 h；保温后，钛合金零件应在氩气中快速冷却到190℃，出炉空冷，在STA或CWA状态的钛合金不能采用真空除氢；
步骤4、淬火处理：钛合金零件在真空炉中，于780℃条件下，保温处理13h；然后在氮气气体中冷却处理2.5h。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117867428A (zh) * | 2023-11-15 | 2024-04-12 | 北京宇航系统工程研究所 | 一种防止钛合金紧固件表面污染的热处理及检测方法 |
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2017
- 2017-11-26 CN CN201711199390.XA patent/CN109837494A/zh active Pending
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