一种提高钛合金棒材组织均匀性的锻造成型方法技术

本发明专利技术提供一种提高钛合金棒材组织均匀性的锻造成型方法，包括开坯工序、改锻工序和成型工序；随着火次增加，T

【技术实现步骤摘要】
一种提高钛合金棒材组织均匀性的锻造成型方法


[0001]本专利技术涉及钛合金棒材内部组织成型领域，具体涉及一种提高钛合金棒材组织均匀性的锻造成型方法。

技术介绍

[0002]钛合金棒材是由钛合金原材料经过海绵钛熔炼、开坯成形。由于特种需求的锻件用料对其内部组织均匀性有较高的要求，且锻件的综合性能与其显微组织密切相关，而现有工艺制备的钛合金棒材的内部组织均匀性难以满足所需产品对组织的较高要求，因此，在热成形产品前，需要利用锻压设备对坯料进行均匀化锻造成型，以满足产品所需原材料的要求。
[0003]现有的锻造工艺主要是在5000T压力机上改锻生产Ti6Al4V锻件，加热温度采用一直递减的方式来完成Ti6Al4V坯料的开坯锻造。现有的锻造工艺中，锻造温度的控制存在在高温变形未完全改善锻件内部组织晶粒细化的情况，按照加热温度递减的方式生产，最终存在局部粗晶或组织不均匀，致使力学性能指标较差，理化结果不合格，出现报废，造成生产周期长，能源消耗高等缺陷。
[0004]目前，多数厂家利用液压机设备进行钛合金均匀性的改锻生产工艺，主要是对加热温度采用一直递减的方式来完成钛合金坯料开坯锻造，而对锻造过程的锤击速度，锤击频率，压下量和送进量等锻造工艺没有很好的匹配方法，造成最终成型棒材的表面低倍和内部显微组织不均匀性问题。例如，大体积的Ti6Al4V钛合金在航空领域被大范围的应用，而锻件对棒材的组织均匀性要求更高，然而现有的锻造工艺因锻坯在高温变形不均匀而无法满足Ti6Al4V钛合金棒材的表面低倍和内部显微组织不均匀性问题。
[0005]此外，采用加热温度一直递减的现有的锻造工艺获得的钛合金棒材，对棒材组织均匀性取样，只能在样品1/4处取样做组织均匀性检查，且1/4处取样情况达到基本组织均匀性要求；然而无法在1/2处取样做组织均匀性检查，且1/2处取样情况无法达到基本组织均匀性要求。

技术实现思路

[0006]为了解决现有锻造工艺因锻坯在高温变形不均匀而导致的锻坯最终低倍组织和高倍组织不均匀的问题，本专利技术的目的在于提供一种提高钛合金棒材组织均匀性的锻造成型方法。
[0007]为提高生产效率，减少废品，充分利用对锻造温度和锻造技术条件的优化生产流程，进行有效改良常规的锻造方法，采用降
‑
升
‑
降的温度加热的方法，来有效改善在开坯高温残余未变形的原始晶粒组织，提高锻件生产改锻合格率及所需内部组织合格率，同时可以很好的控制锻件锻造时的变形技术参数的相互匹配关系，使其满足所需的内部组织均匀性要求，所需的内部组织为：a+β。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。
[0009]一种提高钛合金棒材组织均匀性的锻造成型方法，包括开坯工序、改锻工序和成型工序；
[0010]所述开坯工序是在起始温度≤800℃、终锻温度T
x1
时，控制每火次压下量；且随着开坯工序火次的增加，T
x1
从β+(160～170℃)降低至β+(30～40℃)，同时开坯工序的压下量由H
k1
降低至110mm≤H
k1
≤155mm，n1为改锻工序的锻造火次，n1为≥2的正整数；
[0011]所述改锻工序是在起始温度≤800℃、终锻温度T
x2
时，控制每火次压下量；且随着改锻工序火次的增加，T
x2
从β
‑
(30～35℃)降低至β
‑
(35～40℃)再增加至β+(35～40℃)，同时改锻工序的压下量由H
g1
降低至再增加至100mm≤H
g1
≤125mm，≤125mm，n2’
,n2为改锻工序的锻造火次，1<n2’
<n2，n2为≥3的正整数；
[0012]所述成型工序是在起始温度≤800℃、终锻温度T
x3
时，控制每火次压下量；且随着成型工序火次的增加，T
x3
保持在β
‑
(35～40℃)，同时成型工序的压下量由H
c1
降低至80mm≤H
c1
≤100mm，≤100mm，n3为成型工序的锻造火次，n3为≥2的正整数；
[0013]其中，β为钛合金棒材的相变点温度。本专利技术中，T
x1
为开坯工序每火次的终锻温度；H
k1
为开坯工序第1火次的压下量；为开坯工序第n1火次的压下量。T
x2
为改锻工序每火次的终锻温度；H
g1
为改锻工序第1火次的压下量；为改锻工序第n2’
火次的压下量；为改锻工序第n2火次的压下量。T
x3
为成型工序每火次的终锻温度；H
c1
为成型工序第1火次的压下量；为成型工序第n1火次的压下量。
[0014]进一步，所述开坯工序中，110mm≤H
k1
≤155mm，≤155mm，
[0015]所述改锻工序中，100mm≤H
g1
≤125mm，≤125mm，
[0016]所述成型工序中，80mm≤H
c1
≤100mm，
[0017]更进一步，所述开坯工序是在起始温度≤800℃、终锻温度T
x1
时，控制每火次压下量；且随着开坯工序火次的增加，T
x1
从β+(160～170℃)降低至β+(30～40℃)，同时压下量由110～155mm降低至100～135mm；
[0018]所述改锻工序是在起始温度≤800℃、终锻温度T
x2
时，控制每火次压下量，且随着改锻工序火次的增加，T
x2
从β
‑
(30～35℃)降低至β
‑
(35～40℃)再增加至β+(35～40℃)，同时压下量由100～125mm降低至95～115mm再增加至110～155mm；
[0019]所述成型工序是在起始温度≤800℃、终锻温度T
x3
时，控制每火次压下量，且随着成型工序火次的增加，T
x3
保持在β
‑
(35～40℃)，同时压下量由80～100mm降低至60～80mm。
[0020]更进一步，随着开坯工序火次的增加，T
x1
从β+(160～170℃)降低至β+(30～40℃)，同时压下速度从V
k1
降低至45mm/s≤V
k1
≤55mm/s，
送给量从M
k1
降低至250mm≤M
k1
≤500mm，
[0021]随着改锻工序火次的增加，T
x2
从β
‑
(30～35℃)降低至β
‑
(35～40℃)再增加至β+(35～40℃)，同时压下速度由V
g1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高钛合金棒材组织均匀性的锻造成型方法，包括开坯工序、改锻工序和成型工序；其特征在于，所述开坯工序是在起始温度≤800℃、终锻温度T
x1
时，控制每火次压下量；且随着开坯工序火次的增加，T
x1
从β+(160～170℃)降低至β+(30～40℃)，同时开坯工序的压下量由H
k1
降低至110mm≤H
k1
≤155mm，n1为改锻工序的锻造火次，n1为≥2的正整数；所述改锻工序是在起始温度≤800℃、终锻温度T
x2
时，控制每火次压下量；且随着改锻工序火次的增加，T
x2
从β
‑
(30～35℃)降低至β
‑
(35～40℃)再增加至β+(35～40℃)，同时改锻工序的压下量由H
g1
降低至再增加至100mm≤H
g1
≤125mm，≤125mm，n2’
,n2为改锻工序的锻造火次，1<n2’
<n2，n2为≥3的正整数；所述成型工序是在起始温度≤800℃、终锻温度T
x3
时，控制每火次压下量；且随着成型工序火次的增加，T
x3
保持在β
‑
(35～40℃)，同时成型工序的压下量由H
c1
降低至80mm≤H
c1
≤100mm，≤100mm，n3为成型工序的锻造火次，n3为≥2的正整数；其中，β为钛合金棒材的相变点温度。2.根据权利要求1所述的提高钛合金棒材组织均匀性的锻造成型方法，其特征在于，所述开坯工序中，110mm≤H
k1
≤155mm，≤155mm，所述改锻工序中，100mm≤H
g1
≤125mm，≤125mm，所述成型工序中，80mm≤H
c1
≤100mm，3.根据权利要求2所述的提高钛合金棒材组织均匀性的锻造成型方法，其特征在于，所述开坯工序是在起始温度≤800℃、终锻温度T
x1
时，控制每火次压下量；且随着开坯工序火次的增加，T
x1
从β+(160～170℃)降低至β+(30～40℃)，同时压下量由110～155mm降低至100～135mm；所述改锻工序是在起始温度≤800℃、终锻温度T
x2
时，控制每火次压下量，且随着改锻工序火次的增加，T
x2
从β
‑
(30～35℃)降低至β
‑
(35～40℃)再增加至β+(35～40℃)，同时压下量由100～125mm降低至95～115mm再增加至110～155mm；所述成型工序是在起始温度≤800℃、终锻温度T
x3
时，控制每火次压下量，且随着成型工序火次的增加，T
x3
保持在β
‑
(35～40℃)，同时压下量由80～100mm降低至60～80mm。4.根据权利要求3所述的提高钛合金棒材组织均匀性的锻造成型方法，其特征在于，随着开坯工序火次的增加，T
x1
从β+(160～170℃)降低至β+(30～40℃)，同时压下速度从V
k1
降低至45mm/s≤V
k1
≤55mm/s，送给量从M
k1
降低至250mm≤M
k1
≤500mm，
随着改锻工序火次的增加，T
x2
从β
‑
(30～35℃)降低至β
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(35～40℃)再增加至β+(35～40℃)，同时压下速度由V
g1
降低至再增加至30mm/s≤V
g1
≤35mm/s，≤35mm/s，送给量由M
g1
降低至再增加至220mm≤M
g1
≤350mm，随着成型工序火次的增加，T
x3
保持在β
‑
(35～40℃)，同时压下速度由V
c1
降低至35mm/s≤V
c1
≤40mm/s，送给量由M
c1
降低至220mm≤M
c1
≤350mm，≤350mm，5.根据权利要求1或4所述的提高钛合金棒材组织均匀性的锻造成型方法，其特征在于，当所述开坯工序的锻造火次为n1火时，第1火：钛合金棒材由初始温度≤800℃升温至800～850℃，保温一段时间，之后升温至T
x1
＝β+(160～170℃)，保温一段时间；同时压下速度45～55mm/s，压下量110～155mm，送给量250～500mm；第n1火：钛合金棒材由初始温度≤800℃升温至780℃～830℃，保温一段时间，之后升温至T
x1
＝β+(30～40℃)，保温一段时间，同时压下速度35～40mm/s，压下量105～135mm，送给量230～400mm。6.根据权利要求5所述的提高钛合金棒材组织均匀性的锻造成型方法，其特征在于，当所述改锻工序的锻造火次为n2火时，第1火：钛合金棒材由初始温度≤800℃升温至800～850℃，保温一段时间，之后升温至T
x2

【专利技术属性】
技术研发人员：葛强，刘少辉，
申请(专利权)人：陕西鼎益科技有限公司，
类型：发明
国别省市：