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鈦棒、鈦合金棒等鈦合金材料鍛造缺陷產(chǎn)生的原因分析

發(fā)布時間 :2019-10-06 22:10:04 瀏覽次數(shù) :

鈦棒鈦合金是20世紀(jì)50年代興起的一種重要金屬結(jié)構(gòu)材料,其中TC4合金是國內(nèi)外應(yīng)用廣泛的a+盧型鈦合金,由于它具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好和綜合性能優(yōu)越等特點,在航空航天、化工機(jī)械、醫(yī)藥工程等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。鈦棒廠家TC4合金常見的缺陷有合金元素的偏析和夾雜物、鑄造組織的殘留、脆化層、氫脆以及脆性和鍛造裂紋等。

某單位在對TC4鈦合金棒料加工的產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)加工時發(fā)現(xiàn)在其表面上有一處4.3mmX0.68mm左右的裂紋,為分析該缺陷產(chǎn)生的原因,避免類似缺陷的發(fā)生,采用各種理化檢驗手段對該TC4鈦合金產(chǎn)品進(jìn)行了分析。

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TC4棒改鍛環(huán)件工藝是在950°C兩火次加熱,鍛造成餅材,餅材擴(kuò)口成環(huán)材,其缺陷的產(chǎn)生有可能是因為改鍛工藝不當(dāng)造成開裂,也有可能是棒材本身存在著冶金缺陷如夾雜、偏析、氣孔等,而在隨后的改鍛過程中由冶金缺陷造成開裂。

通過理論計算,得出此套電腦橫機(jī)天橋?qū)S脢A具的設(shè)計是完全符合理論設(shè)計要求的。于是筆者制造出了此套夾具的實物,并將其安裝到Vcentei-70高精度數(shù)控加工中心的工作臺上進(jìn)行實際加工驗證。然后將加工出來的橫機(jī)天橋零件成品放到三坐標(biāo)測量機(jī)中進(jìn)行精確的精度測量,得出其兩夾角的角度誤差在0.2°~0.6°范圍內(nèi),符合技術(shù)要求。由于這套夾具可以非常方便快速地實現(xiàn)天橋零件的加工定位,而不需要再通過其他方式找正,因此適合天橋零件的大批量生產(chǎn)。

綜合缺陷的左、右特征可以判斷此缺陷是由于氧化的海綿鈦在熔煉過程中形成的,海綿鈦微弱氧化熔化后形成低密度偏析缺陷區(qū),海綿鈦嚴(yán)重氧化熔化后形成富氧的夾雜,此缺陷是冶金缺陷。缺陷區(qū)富氧含碳和少量氮會使此區(qū)域硬度增高和變脆,有時還會形成脆性相T^Al,在熱鍛造過程中,此區(qū)域變形能力和變形協(xié)調(diào)能力都很差,熔煉形成的粗大的片狀a和亮塊很難破碎,組織易表現(xiàn)為粗大,也易產(chǎn)生裂紋,是對材料危害比較大的缺陷。

根據(jù)熔煉工藝,此類缺陷容易在鑄錠的底部出現(xiàn),熔化起弧時,起弧電流不穩(wěn)定容易使底部鋪撒的海綿鈦氧化和熔化的不充分,形成夾雜和偏析區(qū),探傷時不易發(fā)現(xiàn)。為了防止此缺陷給產(chǎn)品帶來的危害,鑄錠的底部應(yīng)鋸切掉名義直徑6%~8%的長度。

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