TC4组织修改.doc

TC4精锻坯料的高倍组织对精锻成品棒材高倍组织的影响田永强 摘 要 不同原始坯料的高倍组织经过精锻机锻造变形后，采用金相法观察，得出原始坯料的高倍组织对精锻成品棒材高倍组织的影响，为合理制定精锻坯料生产工艺提供依据。关键词 TC4 精锻坯料 精锻棒材 组织1.前 言TC4合金属典型的+两相钛合金，该合金是美国五十年代研制，具有优异的综合性能，其良好的工艺塑性和超塑性，适合于各种压力加工成形，在航空和航天工业中获得广泛的应用，可用于制作工作温度在400以下的各类零件，占钛合金使用量的一半以上。国内于五十年代末和六十年代初开始研究和试生产Ti-6Al-4V合金。1970年冶标将其定名为TC4合金，随着我国航空工业的迅速发展，从八十年代开始，重点开展了飞机结构件用棒材的研制和生产，取得了多项成果，其棒材制成某新型飞机重要承力件已通过鉴定。应该说，在我国引进、仿制的诸多钛合金中，以6Al-4V合金较为成熟，但在叶片棒的生产过程中，供需双方对棒材组织均匀性的判定和验收常发生一些争议。棒材的检验中也出现类似图1中长条和大块的组织形态，显然，这种组织不符合标准要求，问题是这种组织不具有普遍性，带有一定的偶然性，出现在个别试样的局部视场中，但对整批料的检验、验收和使用带来影响。因此，如何改善棒材的组织均匀性和生产稳定性应是整个工艺制定的关键。从理论上，出现图5所示的组织形态有三种原因：首先是铸锭的冶金质量及化学成份的均匀性，其次是精锻坯料组织类型及均匀性，第三是加工过程的工艺控制及稳定性。 （a） 长条 （b） 块图1长条、大块 5002. 试验过程及方案为了确定坯料不同原始高倍组织对精锻棒材高倍组织的影响，选用四种不同原始高倍组织的坯料,采用相同工艺参数（同一变形温度、相同变形量），经过精锻机变形，得出原始坯料高倍组织对精锻棒材高倍组织的影响。2.1 原始坯料组织的获得 试验用坯料为满足内控标准的TC4棒材,原始高倍组织为等轴+转组织。锭号为534-20112221，相变点：9901000，化学成分见表一，规格为70。将棒材均分四段，编号为：-1、-2、-3、-4，对-2、-3、-4进行处理，具体制度如下：表一 铸锭化学成分锭号取样部位化学成分（Wt%)相变温度AlVFeCNHO534-20041069头6.34.230.070.0060.010.0040.13990-1000中6.274.27底6.214.30.080.010.010.14 -1：不进行热处理，保持原来的组织形貌。 -2：1020/1.5h炉冷 -3：1020/1.5h空冷 -4：1020/1.5h水冷其组织见图2图5 心部 1/2R处 边部高倍组织（250）图2 未进行处理试样组织 边部 1/2R处 心部高倍组织（250）图3 经1020/1.5h炉冷处理试样组织边部 1/2R处 心部高倍组织（250）图4 经1020/1.5h空冷处理试样组织边部 1/2R处 心部高倍组织（250）图5 经1020/1.5h水冷处理试样组织从图2图5可见： 未进行热处理的棒材低倍组织为模糊晶，高倍组织为等轴+转组织。1020/保2h炉冷后，低倍组织为粗大的清晰晶粒，高倍组织为粗大的魏氏组织，片状组织的片层厚度很大。1020/保2h空冷后，低倍组织为细小的清晰晶粒，高倍组织为魏氏组织，片状组织的片层厚度较大。1020/保2h水冷后，低倍组织为很细小的清晰晶粒，高倍组织为细小的针状马氏体组织。2.2精锻机锻造后组织2.2.1 原始组织为典型的两相区加工组织。经970加热由70锻造至45棒材的组织，然后970加热，由45锻至27的棒材横断面上各个部位组织见图6。 心部 1/2R 边部高倍倍组织（500）心部 1/2R 边部高倍倍组织（500）图6 未经热处理坯料970加热锻至27棒材组织2.2.2 1020/保2h炉冷后,经970加热由70锻造至45棒材的组织。然后970加热，由45锻至27的组织见图7。 心部 1/2R 边部高倍倍组织（500）图7 经1020/1.5h,炉冷坯料970加热锻至27棒材组织2.2.3 1020/保2h空冷后,经970加热由70锻造至45棒材的组织。然后970加热，由45锻至27和960加热，由45锻至27的棒材横断面上各个部位组织见图8。 心部 1/2R 边部高倍倍组织（500）图8 经1020/1.5h，空冷坯料970加热锻至27棒材组织 2.2.4 1020/保2h水冷后,经970加热由70锻造至45棒材的组织。然后970加热，由45锻至27的棒材横断面上各个部位组织见图9。 心部 1/2R 边部高倍倍组织（500）心部 1/2R 边部高倍倍组织（500）图9 经1020/1.5h，水冷坯料970加热锻至27棒材组织从图6可见：原始组织为等轴+转组织，经精锻变形后，其组织仍为等轴+转组织，等轴尺寸较经1020/1.5h水冷后锻至27的棒材粗大。从图7可见：经1020/1.5h炉冷热处理后的粗大的片状组织经过精锻机由70锻至27棒材，初生含量较低，1/2R、心部不足10%，边部约15%。初生部分仍呈条状，形貌边部较1/2R、心部好些。从图8可见：经10202h空冷热处理后的片状组织经过精锻机由70锻至27棒材，初生含量约40%，心部组织为条状+转，边部组织为条状+等轴+转、1/2R组织为等轴+转，边部初生球化得很好。从图9可见经10202h水冷热处理后的针状马氏体组织经过精锻机由70锻至27棒材，初生含量心部约20%，边部约为35%、1/2R约为25%。心部、边部、1/2R组织为等轴+转，初生球化得很好。 3.结果讨论 对四种不同原始高倍组织的坯料，经精锻机变形,通过观察金相高倍组织可以得出如下结果:原始高倍组织为等轴+转的坯料,按现行的精锻工艺变形后,精锻棒材仍为等轴+转组织,棒材横断面上各处组织较均匀。 原始组织为片状组织或针状组织的坯料, 按现行的精锻工艺变形后,精锻棒材横断面上的组织,与原始坯料组织中片状组织片层尺寸有关。细小的片状组织经过精锻充分变形,会得到较好的等轴+转组织,组织的均匀性较好。原始高倍组织中片层的厚度越小，得到的精锻棒材高倍组织越细，组织的均匀性越好，而片层厚度大的原始坯料高倍组织，经过精锻变形，组织有所细化，但有长条存在。由此可见：通过以上试验，按现行的精锻工艺，精锻棒材要获得理想的等轴+转组织，必须严格控制精锻坯料的组织。从既保证质量、降低成本的角度来看，精锻棒材要获得理想的等轴+转组织，没有必要将精锻坯料的组织控制成两相区组织，精锻坯料只要能获得细小的片状组织，然后经过精锻充分变形，即可得到理想的等轴+转组织。4.结论1.为了获得良好高倍组织的精锻棒材，必须对精锻坯料原始组织进行控制。 2.原始高倍组织为等轴组织、细片状（针状）组织的精锻坯料，按照现行的精锻工艺，经过精锻机充分变形，可以获得理想的等轴