钛及钛合金锻造工艺对半成品变形速度的影响

钛合金可在锤和压力机上进行自由锻和模锻。两种锻造设备锻成的压气机盘与其他锻件的质量比较表明，两者的组织和力学性能是相近的。这说明锻造时模具的运动速度0.5~0.8m/s到6~8m/s的范围内，变形速度对锻件的质量是没有显著影响的，但是，钛合金锻造还是希望采用变形速度较小的压力机。
其主要原因在于锤上锻造时，变形热效应大，金属过热的危险性大，因而可能引起组织粗大和塑性下降。锤上锻造变形速率大，常常来不及发生再结晶，造成变形抗力上升和组织的不均匀。
锻造时热效应的大小和金属的温度、锻造速度和锻造比的大小有关。据资料报道：TC6钛合金在940~950℃用50%~60%变形程度锻造时，因热效应引起的温升为40~60℃;变形程度减小到20%~30%时，热效应引起的温升降至10~20℃,而变形程度增大到80%~90%时，热效应引起的温升则要达到100~140℃.在锤上模锻工字形截面的钛合金锻件时，由于热效应，锻件辐板部位的温度要比凸缘部位高100℃.在锤上锻造时，热效应引起的锻件局部温升有可能超过β转变温度，因此，在这些部位上便会形成局部粗晶组织（局部过热），并降低锻件的室温塑性和疲劳强度，而且力学性能很不均匀。
为了避免锤上锻造和模锻时毛坯的局部过热，可以将锻造温度降低或通过轻击来进行模锻，锻造温度的降低会引起金属的变形抗力增大、要求用大吨位的设备和模具型槽磨损加剧。若采用轻击势必会使毛坯与模具的接触时间延长，毛坯表面迅速变冷，需要重复加热，从而延长毛坯在炉内的停留时间，引起锻件表面α层的增厚，降低合金塑性和零件的持久强度，而且降低劳动生产率。
压力机锻造不同于锤上锻造。首先，压力机上锻造时合金部分地发生了再结晶，所以所需的变形力约比锤的要小30%~40%,因而在压力机上可以在较低的温度下进行锻造。其次，压力机上锻造时，可以通过调节变形速度，使热效应产生的热量和模具导热引起的热损失基本上互相抵消，因而在压力机上锻造时，可以保证足够均匀的变形条件。但是，压力机上锻造的主要缺点在于，热金属和模具的接触时间较长，毛坯上的难变形区较大，而这些部位往往带有未锻透，类似于原始坯料的组织。
图4-43所示为液压机和高速锤上锻出的TC4合金同样锻件的力学性能比较。在815~1093℃范围内，随着锻造温度的升高，除了压力机和高速锤锻出的锻件锻态屈服强度稍有下降外，锻造温度对两种设备锻出的锻件的锻态和热处理态的抗拉强度以及热处理态的屈服强度无显著影响。经过热处理的锻件强度指标都比

锻态的高，压力机锻成的锻件强度指标比高速锤的略高。而两种设备锻出的锻件的塑性指标（伸长率和断面收缩率）则随锻造温度的升高而降低，在大约1010~1038℃时，塑性指标降至最小值，然后在1093℃又显示出有些增高。高速锤锻成的锻件的塑性指标比液压机上锻的略高。塑性指标最低点的温度为1010~1038℃,此温度恰在该合金的β转变温度（998℃)以上。所以，塑性指标的下降主要是β锻脆性的反映。
由以上比较可见，变形速度对钛合金锻件力学性能的影响，当变形速度从0.102m/s(液压机模具工作速度）提高到14.5m/s(高速锤模具运动速度）时并未发现有很大的改善，所以变形速度的影响不太显著。

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