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冷卻速度對(duì)TC2鈦合金板材β淬火組織的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2014-09-15
TC2鈦合金是一種低強(qiáng)度、高塑性的近α型鈦合金，含有4%α穩(wěn)定元素Al和1.5%β穩(wěn)定元素Mn。
TC2鈦合金是一種低強(qiáng)度、高塑性的近α型鈦合金，含有4%α穩(wěn)定元素Al和1.5%β穩(wěn)定元素Mn。合金在室溫平衡狀態(tài)下由α相和少量β相組成，β相的含量一般為2%～4%。該合金因具有良好的工藝塑性和熱穩(wěn)定性，在航空航天工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。
TC2鈦合金板用做飛機(jī)零件時(shí)采用冷成形加工，因此對(duì)其組織和性能有較高的要求，防止在冷變形過(guò)程中出現(xiàn)變形不均的問(wèn)題。為滿(mǎn)足TC2鈦合金飛機(jī)零部件冷成形的要求，要求其組織為均勻細(xì)小的等軸組織。
采用β淬火是消除TC2鈦合金板材異常組織的有效方法。但在生產(chǎn)實(shí)踐中，由于板材尺寸較大的情況下進(jìn)行淬火時(shí)，板材的一端已經(jīng)入水，而另一端一定會(huì)延遲一定的時(shí)間才能入水。為了考察這種延遲對(duì)板材淬火組織的影響，科研人員研究通過(guò)水淬＋空冷復(fù)合的方式，模擬生產(chǎn)實(shí)際中的淬火過(guò)程，進(jìn)而研究冷卻速度對(duì)TC2鈦合金板材β淬火組織的影響。
利用真空自耗電弧爐，采用一次真空、二次充氬的熔煉工藝，?制備出Φ420mm的TC2鈦合金成品鑄錠，其相變點(diǎn)為975±10℃。鑄錠在大噸位快鍛機(jī)上鍛造成厚度為200mm的板坯，利用2800mm熱軋機(jī)經(jīng)二火軋制成11mm厚的TC2鈦合金板材。沿板材軋制方向截取金相試樣，之后對(duì)板材進(jìn)行760℃退火處理。退火后沿板材軋制方向取金相試樣，沿板材橫向截取尺寸為25mm×25mm×600mm的水淬＋空冷復(fù)合處理試樣。然后再對(duì)板材進(jìn)行β淬火，淬火后進(jìn)行后續(xù)工藝軋制，得到TC2鈦合金成品板材。再在成品板β淬火時(shí)先入水一端及最后入水端取金相試樣。水淬＋空冷復(fù)合處理是將試樣加熱到1000℃，保溫一段時(shí)間，溫度均勻、熱透后迅速再將試樣一端浸入水中，而試樣另一端仍在空氣中冷卻。用奧林巴斯金相顯微鏡觀察板材熱軋態(tài)軋向顯微組織，760℃退火態(tài)軋向顯微組織，水淬＋空冷復(fù)合處理試樣相應(yīng)部位的顯微組織以及成品板β淬火時(shí)先入水一端及后入水端的顯微組織。試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）水淬＋空冷復(fù)合試樣的水淬部分均發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，但轉(zhuǎn)變的進(jìn)程有所不同。隨著冷卻速度的降低，斷續(xù)的晶界α相析出量增加，晶界逐漸連接。無(wú)法在光學(xué)顯微鏡下觀察到清晰的組織特征。
（2）水淬＋空冷復(fù)合試樣的空冷部分均為片狀組織，隨著冷卻速度的降低，α片叢明顯長(zhǎng)大，α片寬度變大。晶界處α鑲邊逐漸變寬。
（3）板材淬火時(shí)入水延遲的一端由于接近空冷，成品板金相組織不均勻，呈層狀分布；而淬火時(shí)入水較快一端的成品板組織由于冷速較快，接近水淬，金相觀察顯示為均勻細(xì)小的等軸組織。
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