合金耐磨板退火處理工藝研究

  合(he)(he)(he)金(jin)耐(nai)磨(mo)板(ban)作為新型(xing)高強近β鈦合(he)(he)(he)金(jin),具(ju)有(you)(you)強度優(you)異和斷(duan)裂韌性(xing)高等優(you)點(dian),擁有(you)(you)良好的(de)(de)淬透性(xing)和較寬的(de)(de)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝(yi)范圍,特別適合(he)(he)(he)制造必須承受(shou)巨大(da)應(ying)力的(de)(de)零部件,如大(da)型(xing)結構件、起落架(jia)、機(ji)翼、發動機(ji)掛架(jia)間連接裝置等,在航空(kong)航天(tian)工(gong)(gong)業中日(ri)益受(shou)到青(qing)睞。鈦合(he)(he)(he)金(jin)組織類型(xing)和形態上的(de)(de)差異對(dui)(dui)(dui)其力學性(xing)能有(you)(you)著(zhu)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)影響(xiang)。已有(you)(you)文獻(xian)對(dui)(dui)(dui)合(he)(he)(he)金(jin)耐(nai)磨(mo)板(ban)β退(tui)(tui)火(huo)(huo)處理(li)后的(de)(de)組織和性(xing)能進(jin)行(xing)了研究,但未(wei)見有(you)(you)對(dui)(dui)(dui)兩相區退(tui)(tui)火(huo)(huo)和雙重(zhong)退(tui)(tui)火(huo)(huo)進(jin)行(xing)系(xi)統研究的(de)(de)報道(dao)。由于合(he)(he)(he)金(jin)耐(nai)磨(mo)板(ban)合(he)(he)(he)金(jin)化程(cheng)度高,組織對(dui)(dui)(dui)熱處理(li)工(gong)(gong)藝(yi)較為敏感,因此系(xi)統地開展了合(he)(he)(he)金(jin)耐(nai)磨(mo)板(ban)退(tui)(tui)火(huo)(huo)處理(li)工(gong)(gong)藝(yi)研究,揭示單相區退(tui)(tui)火(huo)(huo)、兩相區退(tui)(tui)火(huo)(huo)以及雙重(zhong)退(tui)(tui)火(huo)(huo)中退(tui)(tui)火(huo)(huo)工(gong)(gong)藝(yi)參量變化對(dui)(dui)(dui)合(he)(he)(he)金(jin)耐(nai)磨(mo)板(ban)顯(xian)微(wei)組織和力學性(xing)能的(de)(de)影響(xiang)規律。

  實驗材料為合金耐磨板材料,規格為Φ125mm×550mm,棒材原始組(zu)織為等(deng)(deng)軸組(zu)織,等(deng)(deng)軸α相的比例為43%。金相法測得合金相變點為(845±5)℃。

  兩階(jie)段普通退(tui)(tui)火(huo)即在較高溫(wen)度(du)(du)進行第(di)一階(jie)段退(tui)(tui)火(huo)后爐(lu)(lu)冷(leng)至(zhi)較低溫(wen)度(du)(du),再在較低溫(wen)度(du)(du)進行第(di)二階(jie)段退(tui)(tui)火(huo)后空冷(leng)。采用SX3-10-13型(xing)熱處理爐(lu)(lu),具(ju)體(ti)設計了12種(zhong)熱處理方(fang)案(an),在820~900℃溫(wen)度(du)(du)范圍內對合金耐磨(mo)板(ban)棒材進行普通退(tui)(tui)火(huo)以及(ji)雙重退(tui)(tui)火(huo)處理。兩相區(qu)退(tui)(tui)火(huo)3種(zhong)方(fang)案(an):(820、830、835)℃保(bao)(bao)溫(wen)1.5h→爐(lu)(lu)冷(leng)至(zhi)580℃→保(bao)(bao)溫(wen)8h→空冷(leng)至(zhi)室(shi)溫(wen)。單(dan)相區(qu)退(tui)(tui)火(huo)7種(zhong)方(fang)案(an):(840、860、870、880、900)℃保(bao)(bao)溫(wen)1.5h→爐(lu)(lu)冷(leng)至(zhi)580℃→保(bao)(bao)溫(wen)8h→空冷(leng)至(zhi)室(shi)溫(wen),以及(ji)880℃保(bao)(bao)溫(wen)1.5h→爐(lu)(lu)冷(leng)至(zhi)(540、620)℃→保(bao)(bao)溫(wen)8h→空冷(leng)至(zhi)室(shi)溫(wen)。單(dan)相區(qu)雙重退(tui)(tui)火(huo)2種(zhong)方(fang)案(an):880℃保(bao)(bao)溫(wen)1.5h→爐(lu)(lu)冷(leng)至(zhi)(740、760)℃→保(bao)(bao)溫(wen)1h→空冷(leng)至(zhi)室(shi)溫(wen);580℃×8h/AC。

  沿棒材長度方向切取(qu)拉伸試樣,試樣直徑(jing)5mm,標距長25mm,對試樣進行性(xing)能測試和(he)顯微組(zu)織觀察。試驗結(jie)果如下:

  (1)兩相(xiang)區退火后合金(jin)組織為雙態組織,分(fen)布著條狀(zhuang)(zhuang)α相(xiang)、等軸狀(zhuang)(zhuang)α相(xiang)和β轉變(bian)組織,隨著退火溫(wen)度的(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高,初生(sheng)α相(xiang)含量(liang)下降,晶(jing)界α相(xiang)數量(liang)增多;單相(xiang)區退火后合金(jin)為有(you)粗(cu)大β晶(jing)粒(li)的(de)(de)(de)魏氏組織,在原β晶(jing)界處(chu)析出(chu)不連(lian)續的(de)(de)(de)α相(xiang),并沿一(yi)定方向向晶(jing)內生(sheng)長(chang)(chang),在晶(jing)粒(li)內部(bu)有(you)針狀(zhuang)(zhuang)α相(xiang)析出(chu),隨著第(di)一(yi)級和第(di)二(er)級退火溫(wen)度的(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高,β晶(jing)粒(li)尺(chi)寸(cun)持續長(chang)(chang)大;單相(xiang)區雙重退火處(chu)理后合金(jin)組織中含有(you)較大比例的(de)(de)(de)針狀(zhuang)(zhuang)α相(xiang)。

  (2)兩(liang)相區(qu)(qu)退(tui)(tui)(tui)火可獲得較高(gao)的(de)(de)延伸(shen)(shen)(shen)(shen)率(lv)(lv)、斷(duan)面收(shou)縮率(lv)(lv),但抗(kang)(kang)拉強度(du)較低(di)。隨著退(tui)(tui)(tui)火溫(wen)度(du)的(de)(de)升高(gao),合(he)金(jin)(jin)抗(kang)(kang)拉強度(du)升高(gao),延伸(shen)(shen)(shen)(shen)率(lv)(lv)、斷(duan)面收(shou)縮率(lv)(lv)略有下(xia)降(jiang),但變化不明(ming)顯(xian)。單相區(qu)(qu)退(tui)(tui)(tui)火可獲得較好的(de)(de)強塑性(xing)匹配,隨著第一級(ji)退(tui)(tui)(tui)火溫(wen)度(du)的(de)(de)升高(gao),合(he)金(jin)(jin)抗(kang)(kang)拉強度(du)變化不大,合(he)金(jin)(jin)延伸(shen)(shen)(shen)(shen)率(lv)(lv)、斷(duan)面收(shou)縮率(lv)(lv)均呈降(jiang)低(di)的(de)(de)趨勢;隨著第二級(ji)退(tui)(tui)(tui)火溫(wen)度(du)的(de)(de)升高(gao),合(he)金(jin)(jin)抗(kang)(kang)拉強度(du)下(xia)降(jiang),斷(duan)面收(shou)縮率(lv)(lv)、延伸(shen)(shen)(shen)(shen)率(lv)(lv)略有提高(gao)。單相區(qu)(qu)雙重退(tui)(tui)(tui)火后合(he)金(jin)(jin)具有最高(gao)的(de)(de)抗(kang)(kang)拉強度(du),而合(he)金(jin)(jin)延伸(shen)(shen)(shen)(shen)率(lv)(lv)、斷(duan)面收(shou)縮率(lv)(lv)最低(di)。