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冷卻速度對TC2鈦合金板材β淬火組織的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-09-15
TC2鈦合金是一種低強度、高塑性的近α型鈦合金，含有4%α穩定元素Al和1.5%β穩定元素Mn。
TC2鈦合金是一種低強度、高塑性的近α型鈦合金，含有4%α穩定元素Al和1.5%β穩定元素Mn。合金在室溫平衡狀態下由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定性，在航空航天工業中獲得了廣泛應用。
TC2鈦合金板用做飛機零件時采用冷成形加工，因此對其組織和性能有較高的要求，防止在冷變形過程中出現變形不均的問題。為滿足TC2鈦合金飛機零部件冷成形的要求，要求其組織為均勻細小的等軸組織。
采用β淬火是消除TC2鈦合金板材異常組織的有效方法。但在生產實踐中，由于板材尺寸較大的情況下進行淬火時，板材的一端已經入水，而另一端一定會延遲一定的時間才能入水。為了考察這種延遲對板材淬火組織的影響，科研人員研究通過水淬＋空冷復合的方式，模擬生產實際中的淬火過程，進而研究冷卻速度對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，其相變點為975±10℃。鑄錠在大噸位快鍛機上鍛造成厚度為200mm的板坯，利用2800mm熱軋機經二火軋制成11mm厚的TC2鈦合金板材。沿板材軋制方向截取金相試樣，之后對板材進行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＋空冷復合處理試樣。然后再對板材進行β淬火，淬火后進行后續工藝軋制，得到TC2鈦合金成品板材。再在成品板β淬火時先入水一端及最后入水端取金相試樣。水淬＋空冷復合處理是將試樣加熱到1000℃，保溫一段時間，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軋向顯微組織，760℃退火態軋向顯微組織，水淬＋空冷復合處理試樣相應部位的顯微組織以及成品板β淬火時先入水一端及后入水端的顯微組織。試驗結果表明：
（1）水淬＋空冷復合試樣的水淬部分均發生馬氏體轉變，但轉變的進程有所不同。隨著冷卻速度的降低，斷續的晶界α相析出量增加，晶界逐漸連接。無法在光學顯微鏡下觀察到清晰的組織特征。
（2）水淬＋空冷復合試樣的空冷部分均為片狀組織，隨著冷卻速度的降低，α片叢明顯長大，α片寬度變大。晶界處α鑲邊逐漸變寬。
（3）板材淬火時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小的等軸組織。
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