一种TA15锻件退火加低温时效的热处理方法技术

本发明专利技术属于金属材料热处理领域，具体涉及一种TA15锻件退火加低温时效的热处理方法。包括以下步骤：步骤一：将成型的TA15锻件进行退火：将TA15锻件加热至850～870℃，保温1～4h，出炉散开空冷或散开风冷；步骤二：对退火后的锻件进行低温时效：将退火后的锻件加热至560～580℃，保温2.5～4h，出炉冷却。出炉冷却。

【技术实现步骤摘要】
一种TA15锻件退火加低温时效的热处理方法


[0001]本专利技术属于金属材料热处理领域，具体涉及一种TA15锻件退火加低温时效的热处理方法。

技术介绍

[0002]TA15钛合金的名义成分为Ti
‑
6Al
‑
2Zr
‑
1Mo
‑
1V，属于近α型钛合金，具有中等强度和良好的综合性能，其强化机制主要是Al及其他元素的固溶强化，主要用于制造一些发动机的各种叶片、机匣、飞机的各种钣金件、梁、接头、大型壁板以及焊接承力框等。TA15钛合金锻件热处理状态一般为普通退火，强化效果非常有限，在一些大规格的TA15钛合金锻件的生产中，仅采用普通退火后产品性能的富余量经常较小或性能不能满足标准要求。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：提供一种TA15锻件退火加低温时效的热处理方法，通过本专利技术处理的TA15锻件，不仅具有符合要求的显微组织，而且可以大幅度提高强度，最终获得满足要求的强度指标和韧性指标，解决现有性能不能满足规范要求的问题。
[0004]技术方案：
[0005]一种TA15锻件退火加低温时效的热处理方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一：将成型的TA15锻件进行退火：
[0007]将TA15锻件加热至850～870℃，保温1～4h，出炉散开空冷或散开风冷；
[0008]步骤二：对退火后的锻件进行低温时效：
[0009]将退火后的锻件加热至560～580℃，保温2.5～4h，出炉冷却。
[0010]进一步地，步骤一中的退火过程的保温时间根据锻件的有效厚度确定，满足每60min/1英寸。
[0011]进一步地，步骤1中，出炉散开空冷或散开风冷，具体包括：
[0012]在所述TA15锻件的有效厚度≤20mm时，采取散开空冷。
[0013]进一步地，步骤1中，出炉散开空冷或散开风冷，具体包括：
[0014]在所述TA15锻件的有效厚度>20mm时，采取散开风冷。
[0015]进一步地，步骤二，出炉冷却，具体包括：
[0016]在所述TA15锻件的有效厚度≤20mm时，采取空冷。
[0017]进一步地，步骤二，出炉冷却，具体包括：
[0018]在所述TA15锻件的有效厚度>20mm时，采取散开空冷。
[0019]进一步地，步骤一中，退火后冷却转移时间小于等于60s。
[0020]进一步地，步骤二中，低温时效过程中，升温时间小于等于1.5h。
[0021]有益效果：
[0022]通过本专利技术处理的TA15锻件，不仅具有符合要求的显微组织，而且获得满足要求的强度指标和韧性指标。采用本专利技术方法可得到大幅度提升TA15锻件的抗拉强度、屈服强
度，延伸率和断面收缩率变化不大，小幅度降低冲击性能的效果，工艺简单稳定，操作方便，适用于工业化生产。
具体实施方式
[0023]本专利技术通过提供一种TA15锻件退火加低温时效的热处理方法，对退火温度、退火时长、低温时效温度、低温时效时长作出明确的规定，大幅提高TA15锻件的强度，最终达到综合提高TA15锻件力学性能的作用。
[0024]目前现有规范中确定的退火温度范围为：700～850℃，保温1～4h，空冷，无低温时效制度标准。规范确定的技术指标为：抗拉强度930～1130MPa,屈服强度≥855MPa，延伸率≥10/8/7％(纵/横/高)，断面收缩率≥25/20/16％(纵/横/高)，冲击性能≥40/30(纵/横)。
[0025]通过多次验证，低温时效温度低于560℃，强化效果不及560～580℃理想，高于580℃时，冲击性能都有较大幅度降低甚至难以满足规范要求。当低温时效时长低于2.5h时，强化效果不是最理想，时长长于4h时，冲击性能大幅度降低，故低温时效的时长需要控制在2.5～4h之间最合适。
[0026]本专利技术提供的TA15锻件退火加低温时效热处理方法，具体包括：
[0027]第一步，将成型的TA15锻件进行退火。
[0028]将TA15锻件加热至850～870℃进行退火，根据不同的厚度选择了散开空冷和散开风冷的方式，此时，晶核在晶界处形核，并在晶界区长大为晶界β，空冷或风冷后显微组织为针状(α+β)相和少量初生α相。
[0029]TA15钛合金的再结晶开始温度为800℃左右，终了温度为950℃左右，故低于800℃进行退火时主要发生相的回复过程，未进行再结晶和相分解；在800℃以上退火时，除了发生α相和β相的再结晶，还会发生亚稳β相的分解及次生α相的析出；850℃以上退火时，会发生针状次生α相的析出，使得锻件强度提高，但超过870℃进行退火时，合金内部的累积位错堆积等缺陷消失，使得畸变能释放，两者综合作用，合金强度下降，塑性又进一步得到提高。所以适宜在850～870℃对锻件进行退火。
[0030]第二步，将退火后的锻件进行560～580℃，保温时间2.5～4h，空冷的低温时效。
[0031]TA15钛合金的成分处于α+β两相区范围，并非通常认为的近α型钛合金，因此，在850～870℃退火后又在560～580℃进行低温时效，其实就是进行了双重退火热处理，不仅发生再结晶，还发生了相成分的变化。低温时效温度越低，次生α相越细小，锻件的强度越高，但TA15锻件一般还兼具塑性和韧性的要求，抗拉强度超过1050MPa，屈服强度超过950MPa容易导致锻件韧性大幅度降低的情况，故经过多次验证，低温时效温度不宜高于580℃；而时效温度低于560℃时，强度的提升效果不理想，故选择对TA15锻件在850℃～870℃退火后增加560～580℃的低温时效，可以同时实现强度、塑性和韧性的最优匹配。
[0032]综上所述，本专利技术通过综合考虑退火温度、退火时间、低温时效温度和低温时效时间等参数对锻件组织和性能的影响，规定了TA15锻件退火加低温时效的热处理工艺参数，能够通过参数控制使TA15锻件获得合格的显微组织，同时大幅度提高锻件的抗拉强度和屈服强度，延伸率和断面收缩率基本不变，冲击韧性小幅度降低，工艺简单稳定，操作方便，适用于工业化生产。
[0033]实施例一
[0034]本实施例中，采用外形尺寸为1176
×
113
×
117的长杆类模锻件，退火热处理制度为：870℃
×
240min，散开风冷；退火后理化性能数据见表1。
[0035]表1
[0036][0037]对锻件继续进行补充低温时效：580℃保温180min，空冷，返修后的数据见表2。
[0038]表2
[0039][0040]补充低温580℃低温时效后，抗拉强度提升80～90MPa，屈服强度提升60～100MPa左右，延伸率和断面收缩率变化不大，冲击韧性稍有降低。
[0041]实施例二
[0042]本实施例中，采用外形尺寸为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TA15锻件退火加低温时效的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将成型的TA15锻件进行退火：将TA15锻件加热至850～870℃，保温1～4h，出炉散开空冷或散开风冷；步骤二：对退火后的锻件进行低温时效：将退火后的锻件加热至560～580℃，保温2.5～4h，出炉冷却。2.根据权利要求1所述的TA15锻件退火加低温时效的热处理方法，其特征在于，步骤一中的退火过程的保温时间根据锻件的有效厚度确定，满足每60min/1英寸。3.根据权利要求1所述的TA15锻件退火加低温时效的热处理方法，其特征在于，步骤1中，出炉散开空冷或散开风冷，具体包括：在所述TA15锻件的有效厚度≤20mm时，采取散开空冷。4.根据权利要求1所述的TA15锻件退火加低温时效的热处理方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亚利，孙向波，谭海波，崔明磊，李幸福，
申请(专利权)人：陕西宏远航空锻造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：