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冷却速度对TC2钛合金板材β淬火组织的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-09-15
TC2钛合金是一种低强度、高塑性的近α型钛合金，含有4%α稳定元素Al和1.5%β稳定元素Mn。
TC2钛合金是一种低强度、高塑性的近α型钛合金，含有4%α稳定元素Al和1.5%β稳定元素Mn。合金在室温平衡状态下由α相和少量β相组成，β相的含量一般为2%～4%。该合金因具有良好的工艺塑性和热稳定性，在航空航天工业中获得了广泛应用。
TC2钛合金板用做飞机零件时采用冷成形加工，因此对其组织和性能有较高的要求，防止在冷变形过程中出现变形不均的问题。为满足TC2钛合金飞机零部件冷成形的要求，要求其组织为均匀细小的等轴组织。
采用β淬火是消除TC2钛合金板材异常组织的有效方法。但在生产实践中，由于板材尺寸较大的情况下进行淬火时，板材的一端已经入水，而另一端一定会延迟一定的时间才能入水。为了考察这种延迟对板材淬火组织的影响，科研人员研究通过水淬＋空冷复合的方式，模拟生产实际中的淬火过程，进而研究冷却速度对TC2钛合金板材β淬火组织的影响。
利用真空自耗电弧炉，采用一次真空、二次充氩的熔炼工艺， 制备出Φ420mm的TC2钛合金成品铸锭，其相变点为975±10℃。铸锭在大吨位快锻机上锻造成厚度为200mm的板坯，利用2800mm热轧机经二火轧制成11mm厚的TC2钛合金板材。沿板材轧制方向截取金相试样，之后对板材进行760℃退火处理。退火后沿板材轧制方向取金相试样，沿板材横向截取尺寸为25mm×25mm×600mm的水淬＋空冷复合处理试样。然后再对板材进行β淬火，淬火后进行后续工艺轧制，得到TC2钛合金成品板材。再在成品板β淬火时先入水一端及最后入水端取金相试样。水淬＋空冷复合处理是将试样加热到1000℃，保温一段时间，温度均匀、热透后迅速再将试样一端浸入水中，而试样另一端仍在空气中冷却。用奥林巴斯金相显微镜观察板材热轧态轧向显微组织，760℃退火态轧向显微组织，水淬＋空冷复合处理试样相应部位的显微组织以及成品板β淬火时先入水一端及后入水端的显微组织。试验结果表明：
（1）水淬＋空冷复合试样的水淬部分均发生马氏体转变，但转变的进程有所不同。随着冷却速度的降低，断续的晶界α相析出量增加，晶界逐渐连接。无法在光学显微镜下观察到清晰的组织特征。
（2）水淬＋空冷复合试样的空冷部分均为片状组织，随着冷却速度的降低，α片丛明显长大，α片宽度变大。晶界处α镶边逐渐变宽。
（3）板材淬火时入水延迟的一端由于接近空冷，成品板金相组织不均匀，呈层状分布；而淬火时入水较快一端的成品板组织由于冷速较快，接近水淬，金相观察显示为均匀细小的等轴组织。
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