專利名稱：一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法
—種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鈦合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法。
背景技術(shù)：
Τ 31鈦合金是一種新型中強(qiáng)耐蝕鈦合金,屬于低合金化的Ti-Al-Mo-Ni-Zr系近 α型鈦合金，其中Al為主要強(qiáng)化元素，Mo能夠提高鈦合金的抗應(yīng)力腐蝕及耐熱性，Zr能改善鈦合金的焊接性能，Ni能提高鈦合金的抗縫隙腐蝕能力。Ti31鈦合金集中等強(qiáng)度、高塑性、良好的加工及成型性、優(yōu)異的耐蝕性、可焊性于一體，已被制成各種形狀法蘭、異徑三通管、管座及閥門等部件，廣泛應(yīng)用于船舶、化工、海洋工業(yè)和民用行業(yè)中。
目前，通過常規(guī)鍛造加工生產(chǎn)的Ti31鍛件存在的主要問題是性能不穩(wěn)定、組織不均勻、成材率低，嚴(yán)重阻礙了 Ti31鈦合金的應(yīng)用和發(fā)展。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備工藝簡單、易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法。采用該方法制備的Ti31 鈦合金法蘭鍛件組織均勻，金屬流線優(yōu)良，成材率高，力學(xué)性能高。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟
步驟一、將Ti31鈦合金自耗電極進(jìn)行三次真空自耗電弧熔煉，得到Ti31鈦合金鑄錠，然后將Ti31鈦合金鑄錠扒皮后切去冒口和錠底，并采用打磨的方法去除表面缺陷；
步驟二、采用油壓機(jī)將步驟一中去除表面缺陷的Ti31鈦合金鑄錠在始鍛溫度為 β相變點(diǎn)以上150°C 200°C的條件下進(jìn)行一火次的第一拔長鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一鍛坯；所述第一拔長鍛造的累計(jì)變形量為70% 90% ；
步驟三、采用油壓機(jī)將步驟二中所述第一鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下 30°C 40°C的條件下進(jìn)行4 5火次的鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二鍛坯；每火次鐓拔鍛造的鍛比均為4. O 5. O ;
步驟四、采用油壓機(jī)將步驟三中所述第二鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下 40°C 50°C的條件下進(jìn)行一火次的第二拔長鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三鍛坯；所述第二拔長鍛造的累計(jì)變形量為40% 70% ；
步驟五、根據(jù)所要制備的Ti31鈦合金法蘭鍛件的形狀和尺寸選擇模具，將步驟四中所述第三鍛坯裝入模具中，然后將裝有第三鍛坯的模具放入油壓機(jī)中，利用油壓機(jī)將第三鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下50°C 60°C的條件下進(jìn)行一火次的模鍛成形，空冷至 20°C室溫后得到Ti31鈦合金法蘭鍛件；所述模鍛成形的累計(jì)變形量為40% 60%。
上述的一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，其特征在于，步驟二中所述第一拔長鍛造的終鍛溫度不低于850°C。
上述的一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，其特征在于，步驟三中每火次鐓拔鍛造的終鍛溫度均不低于750°C。
上述的一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，其特征在于，步驟四中所述第二拔長鍛造的終鍛溫度不低于750°C。
上述的一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，其特征在于，步驟五中所述模鍛成形的終鍛溫度不低于750°C。
上述的一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，其特征在于，步驟二至五中所述油壓機(jī)的額定壓力均為1250噸 3150噸。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
I、本發(fā)明制備工藝簡單，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)；產(chǎn)品穩(wěn)定性好，力學(xué)性能高。
2、本發(fā)明采用額定壓力為1250噸 3150噸的大噸位油壓機(jī)對Ti31鈦合金鑄錠進(jìn)行鍛造加工，并在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下30°C 40°C的條件下采用多火次鐓拔鍛造的鍛造方式，使Ti31合金晶粒得到充分破碎，所制Ti31合金法蘭鍛件組織均勻。
3、采用本發(fā)明制備的Ti31合金法蘭鍛件在室溫(20°C)條件下的拉伸強(qiáng)度彡650MPa，屈服強(qiáng)度彡550MPa，延伸率彡19%，斷面收縮率彡51%。
4、采用本發(fā)明制備的Ti31鈦合金法蘭鍛件的加工余量小，成材率與傳統(tǒng)工藝相比提高4% 5%，低倍組織良好，金屬流線優(yōu)良，滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I制備的Ti31鈦合金法蘭鍛件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖I的A-A剖視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I
本實(shí)施例的Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法包括以下步驟
步驟一、將Ti31鈦合金自耗電極進(jìn)行三次真空自耗熔煉，得到直徑為540mm的 Τ 31鈦合金鑄錠，然后將Ti31鈦合金鑄錠扒皮后切去冒口和錠底，并采用打磨的方法去除表面缺陷；
步驟二、采用額定壓力為3150噸的油壓機(jī)將步驟一中去除表面缺陷的Ti31鈦合金鑄錠在溫度為β相變點(diǎn)以上200°C的條件下進(jìn)行一火次的第一拔長鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一鍛坯；所述第一拔長鍛造的變形量為70%，第一拔長鍛造的終鍛溫度為890°C ；
步驟三、采用額定壓力為2500噸的油壓機(jī)將步驟二中所述第一鍛坯在溫度為β 相變點(diǎn)以下30°C 40°C的條件下進(jìn)行四火次的鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二鍛坯；其中第一火次鐓拔鍛造的始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下 300C，鍛比為5. 0，終鍛溫度為770V;第二火次鐓拔鍛造的始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下35°C， 鍛比為4. 8，終鍛溫度為770°C;第三火次鐓拔鍛造的始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下40°C，鍛比為4.5，終鍛溫度為7651;第四火次鐓拔鍛造的始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下40°C，鍛比為4.5，終鍛溫度為760 0C ；
步驟四、采用額定壓力為1250噸的油壓機(jī)將步驟三中所述第二鍛坯在溫度為β 相變點(diǎn)以下40°C的條件下進(jìn)行一火次的第二拔長鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三鍛坯；所述第二拔長鍛造的累計(jì)變形量為40%，終鍛溫度為 760 0C ；
步驟五、根據(jù)所要制備的Ti31鈦合金法蘭鍛件的形狀和尺寸選擇模具，將步驟四中所述第三鍛坯置于模具中，然后將放置有第三鍛坯的模具放入油壓機(jī)中，利用額定壓力為1250噸的油壓機(jī)將第三鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下60°C的條件下進(jìn)行一火次的模鍛成形，空冷至20°C室溫后得到Ti31鈦合金法蘭鍛件(如圖I和圖2所示)；所述模鍛成形的累計(jì)變形量為40%，終鍛溫度為758°C ；
本實(shí)施例的Ti31鈦合金法蘭鍛件的低倍組織依據(jù)GJB 2220-1994圖I評級為 B2級，滿足國際行業(yè)技術(shù)要求中BI B8級的評級規(guī)定；高倍組織依據(jù)GJB 2220-1994圖 3評級為B5級，滿足國際行業(yè)技術(shù)要求中B I BlO級的評級規(guī)定；超聲波探傷符合GB 5193-85中A級標(biāo)準(zhǔn)要求；成材率比傳統(tǒng)工藝提高了 5%。本實(shí)施例的Ti31鈦合金法蘭鍛件的力學(xué)性能測試結(jié)果見表I。
權(quán)利要求
1.一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、將Ti31鈦合金自耗電極進(jìn)行三次真空自耗電弧熔煉，得到Ti31鈦合金鑄錠，然后將所述Ti31鈦合金鑄錠扒皮后切去冒口和錠底，并采用打磨的方法去除表面缺陷； 步驟二、采用油壓機(jī)將步驟一中去除表面缺陷的Ti31鈦合金鑄錠在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以上150°C 200°C的條件下進(jìn)行一火次的第一拔長鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第一鍛坯；所述第一拔長鍛造的累計(jì)變形量為70% 90% ； 步驟三、采用油壓機(jī)將步驟二中所述第一鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下30°C 40°C的條件下進(jìn)行4 5火次的鐓拔鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第二鍛坯；每火次鐓拔鍛造的鍛比均為4. O 5. O ; 步驟四、采用油壓機(jī)將步驟三中所述第二鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下40°C 50°C的條件下進(jìn)行一火次的第二拔長鍛造，空冷至20°C室溫后采用打磨的方法去除表面缺陷，得到第三鍛坯；所述第二拔長鍛造的累計(jì)變形量為40% 70% ； 步驟五、根據(jù)所要制備的Ti31鈦合金法蘭鍛件的形狀和尺寸選擇模具，將步驟四中所述第三鍛坯裝入模具中，然后將裝有第三鍛坯的模具放入油壓機(jī)中，利用油壓機(jī)將第三鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下50°C 60°C的條件下進(jìn)行一火次的模鍛成形，空冷至20°C室溫后得到Ti31鈦合金法蘭鍛件；所述模鍛成形的累計(jì)變形量為40% 60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，其特征在于，步驟二中所述第一拔長鍛造的終鍛溫度不低于850°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，其特征在于，步驟三中每火次鐓拔鍛造的終鍛溫度均不低于750°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，其特征在于，步驟四中所述第二拔長鍛造的終鍛溫度不低于750°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，其特征在于，步驟五中所述模鍛成形的終鍛溫度不低于750°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，其特征在于，步驟二至五中所述油壓機(jī)的額定壓力均為1250噸 3150噸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種Ti31鈦合金法蘭鍛件的制備方法，包括以下步驟一、將Ti31鈦合金鑄錠扒皮后切去冒口和錠底，打磨去除表面缺陷；二、在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以上150℃～200℃的條件下拔長鍛造一火次；三、在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下30℃～40℃的條件下鐓拔鍛造4～5火次；四、在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下40℃～50℃的條件下拔長鍛造一火次；五、在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以下50℃～60℃的條件下模鍛成形一火次，得到Ti31鈦合金法蘭鍛件。本發(fā)明制備工藝簡單，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)；采用本發(fā)明制備的Ti31鈦合金法蘭鍛件組織均勻，金屬流線優(yōu)良，力學(xué)性能優(yōu)異，成材率高。
文檔編號C22F1/18GK102921852SQ20121045802
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者張智, 吳華, 李維, 李進(jìn)元, 侯鵬 申請人:西部鈦業(yè)有限責(zé)任公司