專利名稱：一種鈦合金盤形件的鍛造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍛造方法，特別涉及ー種鈦合金盤形件的鍛造方法。
背景技術(shù)：
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)盤、渦輪盤等盤件由于工作環(huán)境惡劣，受カ復(fù)雜，往往采用綜合性能優(yōu)異的a+P型兩相鈦合金例如TC17、BT25等材料鍛造成形。采用a+0型兩項(xiàng)鈦合金鍛造的盤件具有高強(qiáng)度，斷裂韌度好、淬透性高和鍛造溫度范圍寬等一系列優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足損傷容限設(shè)計(jì)的需要和高結(jié)構(gòu)、高可靠性及低制造成本的要求，而這些優(yōu)異的 綜合性能須靠理想的鍛件微觀組織來保證。在兩相鈦合金的鍛造方法方面，2003年3月19日公開的中國發(fā)明專利說明書CN1403622A公開了ー種鈦合金準(zhǔn)P鍛造エ藝，采用該エ藝對(duì)a + 3型兩相鈦合金進(jìn)行準(zhǔn)P鍛時(shí)，是把鈦合金坯料加熱到P相變點(diǎn)溫度附近的區(qū)域，即相變點(diǎn)溫度以下10°C至相變點(diǎn)溫度以上10°C的范圍進(jìn)行鍛造的，在這一區(qū)域加熱時(shí)，由于坯料在出爐后的降溫，鍛件的變形實(shí)際上是在a+0區(qū)進(jìn)行的，雖然采用該方法可以獲得高塑性的a相網(wǎng)藍(lán)組織，但該網(wǎng)藍(lán)組織的初生a相仍然在15%以內(nèi)，而且該專利說明書只是籠統(tǒng)地提到可以獲得網(wǎng)藍(lán)編織的集束狀a相，沒有給出具體的網(wǎng)藍(lán)組織金相圖，采用該方法生產(chǎn)的a+0型兩相鈦合金所獲得的網(wǎng)藍(lán)組織并不是較理想的組織。對(duì)于a+0型兩相鈦合金的鍛造而言，要想獲得較理想的網(wǎng)藍(lán)組織和各項(xiàng)性能較好的鍛件，除了坯料的加熱溫度之外，其他エ藝參數(shù)的制定，如坯料在鍛造過程中的模具溫度、變形量、應(yīng)變速率等都會(huì)對(duì)鍛件的最終組織和性能產(chǎn)生影響。在近等溫鍛造方法方面，2007年9月19日公開的中國發(fā)明專利說明書CN101036931A公開了ー種GH4169合金盤形鍛件在空氣中的近等溫鍛造方法，該方法采用鐓粗+拔長+再加熱鐓粗+沖孔+再加熱輾軋先制取該合金細(xì)晶環(huán)坯料，然后再把細(xì)晶環(huán)坯料裝進(jìn)鍛模內(nèi)并把鍛模與環(huán)坯料的溫差控制在30°C 55°C之間來實(shí)現(xiàn)了該合金的近等溫鍛成形，獲得了晶粒細(xì)小和強(qiáng)度較高的該合金盤形鍛件。該方法披露了ー種高溫合金的近等溫鍛造方法，其一些エ藝步驟可適用于BT25兩相鈦合金盤形鍛件的近等溫鍛造方法，但由于高溫合金與鈦合金屬于兩種不同的金屬材料領(lǐng)域，因此，在采用高溫合金與鈦合金對(duì)盤形鍛件進(jìn)行近等溫鍛造成形時(shí)，兩種合金的鍛造方法有著本質(zhì)的區(qū)別。公開號(hào)為CN101829749A的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了以下技術(shù)方案把BT25鈦合金棒材按規(guī)格下料成一次棒錠，加熱該棒錠到合金相變點(diǎn)以下30°C 75°C，按該棒錠厚度0.8 lmin/mm保溫后，再把該棒錠鐓粗使其長度為原來的50% 60%后得到一次圓餅，鍛后水冷處理；加熱所述一次圓餅到相變點(diǎn)以上20°C 60°C，按餅厚0. 8 lmin/mm保溫后，再拔長回到所述一次棒錠的長度得到二次棒錠；加熱所述二次棒錠到相變點(diǎn)以下30°C 75°C，按該棒錠厚度0.8 lmin/mm保溫后，再把該棒錠鐓粗使其長度為原來的50 % 60%后得到二次圓餅，該圓餅乘熱沖出中心孔得到環(huán)坯料，鍛后水冷處理；加熱所述環(huán)坯料到相變點(diǎn)以上20°C 60°C，按該坯料壁厚0. 5 0. 8min/mm保溫；加熱上、下鍛模到相變點(diǎn)以下10°C 20°C后把所述環(huán)坯料裝進(jìn)鍛模，上、下鍛模以30MN 60MN的壓カ鍛壓環(huán)坯料使其以0. OOls^1 0. Ols^1的應(yīng)變速率在鍛模內(nèi)變形量達(dá)30% 50%后一火成形為盤形鍛件；鍛后進(jìn)行熱處理，即把所述盤形鍛件加熱到988°C ±10°C，保溫3h進(jìn)行分散空冷后再加熱到555°C ±5°C，保溫7h后進(jìn)行分散空冷。但該發(fā)明仍以BT25合金為基礎(chǔ)，該合金是ー個(gè)傳統(tǒng)的合金，雖然其性能優(yōu)異，但隨著技術(shù)的發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高，對(duì)高溫合金的要求也越來越高，某些條件下BT25合金已經(jīng)不能滿足使用需求，因此亟需開發(fā)新的合金種類及鍛造エ藝

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之ー在于提供鈦合金盤形件的鍛造方法，該方法以BT25合金為基礎(chǔ)對(duì)其成分進(jìn)行了調(diào)整，使得其強(qiáng)度和韌性提 高，在調(diào)整成分的基礎(chǔ)上，對(duì)合金的鍛造成型エ藝進(jìn)行了改進(jìn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下ー種鈦合金盤形件的鍛造方法，該鈦合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成Al :5. 20 % -5.80 %, Mo 3. 50 % -4. 50 %, Zr 0. 80 % -2. 50 %, Sn 0. 80 % -2. 50 %, W :0. 70 % -I. 50 %, Si :0. 10 % -0. 25 %, Fe :0. 05%-0. 10 %, C 0. 15%-0. 20%, Cr :0. 10%-0. 20%，0 :彡 0. 15%, N 0. 04%,H 0. 012%, Cu .く 0. 10%,
余量為Ti，所述的鍛造方法包括如下步驟步驟I :把上述鈦合金鋳造后的圓形棒材按鍛件規(guī)格下料成一次棒錠，再把一次棒錠放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到1000-1010°C，然后保溫，保溫時(shí)間按一次棒錠厚度0. 8-lmin/mm計(jì)算；放到鍛壓機(jī)上鐓粗成一次圓餅，所述一次圓餅的厚度是一次棒錠長度的64% -68%，鍛后立即在水中冷卻；步驟2 :把上述一次圓餅放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到1020-1030°C，保溫，保溫時(shí)間按一次圓餅厚度0. 8-lmin/mm計(jì)算，從鍛造加熱爐內(nèi)取出上述一次圓餅，放到鍛壓機(jī)上再拔長回到一次棒錠長度的110-120%得到二次棒錠；步驟3 :把二次棒錠放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到990-1000°C，然后保溫，保溫時(shí)間按二次棒錠厚度0. 8-lmin/mm計(jì)算；把二次棒錠從鍛造加熱爐內(nèi)取出，放到鍛壓機(jī)上繳粗成二次圓餅，所述二次圓餅的厚度是一次棒錠長度的50% _60%，乘熱用沖頭沖出二次圓餅的中心孔得到環(huán)坯料，制坯過程結(jié)束，鍛后立即在循環(huán)水中冷卻；步驟4 :把環(huán)坯料加熱到1030-1040°C，保溫，保溫時(shí)間按該坯料壁厚0. 5-0. 8min/mm計(jì)算；把上鍛模和下鍛模加熱到1000-1010°C，再將環(huán)坯料裝進(jìn)鍛模，通過鍛壓機(jī)施加30MN-60MN的壓カ使上鍛模和下鍛模合模并ー火次把環(huán)坯料鍛壓成盤形件；步驟5 :鍛后盤形件進(jìn)行熱處理，把盤形件加熱到1000°C，保溫2_3h后進(jìn)行分散空冷；第二次退火是把盤形鍛件加熱到580°C，保溫4-6h后進(jìn)行分散空冷。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明對(duì)BT25合金的成分進(jìn)行了調(diào)整，配合該成分調(diào)整，對(duì)鍛造エ藝進(jìn)行了調(diào)整，使得最終獲得的鈦合金的力學(xué)性能優(yōu)異，其檢測(cè)指標(biāo)如下其抗拉強(qiáng)度為1140MPa-1160MPa，斷后伸長率為10% -11 %,斷面收縮率為18% -22%，沖擊功為53. 4-54. 7J/cm2。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一ー種鈦合金盤形件的鍛造方法，該鈦合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成A1 5. 20%,Mo 4. 50%, Zr :0. 80%, Sn :2. 50%,ff 0. 70%, Si :0. 25%, Fe :0. 05%,C 0. 20%,Cr 0. 10%, 0 ≤0. 15%, N :≤ 0. 04%, H :≤0. 012%, Cu :≤ 0. 10%，余量為 Ti，所述的鍛
造方法包括如下步驟步驟I :把上述鈦合金鋳造后的圓形棒材按鍛件規(guī)格下料成一次棒錠，再把一次棒錠放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到1000°c,然后保溫,保溫時(shí)間按一次棒錠厚度lmin/mm計(jì)算；放到鍛壓機(jī)上鐓粗成一次圓餅，所述一次圓餅的厚度是一次棒錠長度的64%，鍛后立即在水中冷卻；步驟2 :把上述一次圓餅放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到1020°C，保溫，保溫時(shí)間按一次圓餅厚度lmin/mm計(jì)算，從鍛造加熱爐內(nèi)取出上述一次圓餅，放到鍛壓機(jī)上再拔長回到一次棒錠長度的110%得到二次棒錠；步驟3 :把二次棒錠放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到990°C，然后保溫，保溫時(shí)間按二次棒錠厚度lmin/mm計(jì)算；把二次棒錠從鍛造加熱爐內(nèi)取出，放到鍛壓機(jī)上鐓粗成二次圓餅，所述二次圓餅的厚度是一次棒錠長度的50%，乘熱用沖頭沖出二次圓餅的中心孔得到環(huán)坯料，制坯過程結(jié)束，鍛后立即在循環(huán)水中冷卻；步驟4 :把環(huán)還料加熱到1030°C,保溫,保溫時(shí)間按該還料壁厚0. 8min/mm計(jì)算；把上鍛模和下鍛模加熱到1000°C，再將環(huán)坯料裝進(jìn)鍛模，通過鍛壓機(jī)施加60MN的壓カ使上鍛模和下鍛模合模并ー火次把環(huán)坯料鍛壓成盤形件；步驟5 :鍛后盤形件進(jìn)行熱處理，把盤形件加熱到1000°C，保溫2h后進(jìn)行分散空冷；第二次退火是把盤形鍛件加熱到580°C，保溫6h后進(jìn)行分散空冷。實(shí)施例ニー種鈦合金盤形件的鍛造方法，該鈦合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成Al 5. 80 %, Mo :3. 50 %, Zr 2. 50 %, Sn 0. 80 %, W I. 50 %, Si :0. 10 %, Fe 0. 10%, C :0. 15，Cr :0. 20%, 0 . ≤ 0. 15%, N .≤ 0. 04%, H ≤0. 012%, Cu .≤ 0. 10%，余量
為Ti，所述的鍛造方法包括如下步驟步驟I :把上述鈦合金鋳造后的圓形棒材按鍛件規(guī)格下料成一次棒錠，再把一次棒錠放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到1010°C，然后保溫，保溫時(shí)間按一次棒錠厚度0. 8min/mm計(jì)算；放到鍛壓機(jī)上鐓粗成一次圓餅，所述一次圓餅的厚度是一次棒錠長度的68%，鍛后立即在水中冷卻；步驟2 :把上述一次圓餅放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到1030°C，保溫，保溫時(shí)間按一次圓餅厚度0. 8min/mm計(jì)算，從鍛造加熱爐內(nèi)取出上述一次圓餅，放到鍛壓機(jī)上再拔長回到一次棒錠長度的120%得到二次棒錠；步驟3 :把二次棒錠放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到1000°C，然后保溫，保溫時(shí)間按二次棒錠厚度0. 8min/mm計(jì)算；把二次棒錠從鍛造加熱爐內(nèi)取出，放到鍛壓機(jī)上繳粗成二次圓餅，所述二次圓餅的厚度是一次棒錠長度的60%，乘熱用沖頭沖出二次圓餅的中心孔得到環(huán)坯料，制坯過程結(jié)束，鍛后立即在循環(huán)水中冷卻；步驟4 :把環(huán)坯料加熱到1040°C，保溫，保溫時(shí)間按該坯料壁厚0. 5min/mm計(jì)算；把上鍛模和下鍛模加熱到1010°C，再將環(huán)坯料裝進(jìn)鍛模，通過鍛壓機(jī)施加30MN的壓カ使上鍛模和下鍛模合模并ー火次把環(huán)坯料鍛壓成盤形件；步驟5 :鍛后盤形件進(jìn)行熱處理，把盤形件加熱到1000°C，保溫3h后進(jìn)行分散空冷；第二次退火是把盤形鍛件加熱到580°C，保溫4h后進(jìn)行分散空冷。實(shí)施例三ー種鈦合金盤形件的鍛造方法，該鈦合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成Al :5. 50 %, Mo 4. 00 %, Zr I. 70 %, Sn I. 70 %, W I. 10 %, S i 0. 17 %, Fe 0. 08%, C :0. 18%, Cr :0. 15%, 0 0. 15%, N 0. 04%, H 0. 012%，Cu :彡 0. 10%，余
量為Ti，所述的鍛造方法包括如下步驟步驟I :把上述鈦合金鋳造后的圓形棒材按鍛件規(guī)格下料成一次棒錠，再把一次棒錠放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到1005°C，然后保溫，保溫時(shí)間按一次棒錠厚度0. 9min/mm計(jì)算；放到鍛壓機(jī)上鐓粗成一次圓餅，所述一次圓餅的厚度是一次棒錠I長度的66%，鍛后立即在水中冷卻；步驟2 :把上述一次圓餅放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到1025°C，保溫，保溫時(shí)間按一次圓餅厚度0. 9min/mm計(jì)算，從鍛造加熱爐內(nèi)取出上述一次圓餅，放到鍛壓機(jī)上再拔長回到一次棒錠長度的115%得到二次棒錠； 步驟3 :把二次棒錠放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到995°C，然后保溫，保溫時(shí)間按二次棒錠厚度0. 9min/mm計(jì)算；把二次棒錠從鍛造加熱爐內(nèi)取出，放到鍛壓機(jī)上繳粗成二次圓餅，所述二次圓餅的厚度是一次棒錠長度的55%，乘熱用沖頭沖出二次圓餅的中心孔得到環(huán)坯料，制坯過程結(jié)束，鍛后立即在循環(huán)水中冷卻；步驟4 :把環(huán)還料加熱到1035°C,保溫,保溫時(shí)間按該還料壁厚0. 7min/mm計(jì)算；把上鍛模和下鍛模加熱到1005°C，再將環(huán)坯料裝進(jìn)鍛模，通過鍛壓機(jī)施加45MN的壓カ使上鍛模和下鍛模合模并ー火次把環(huán)坯料鍛壓成盤形件；步驟5 :鍛后盤形件進(jìn)行熱處理，把盤形件加熱到1000°C，保溫2. 5h后進(jìn)行分散空冷；第二次退火是把盤形鍛件加熱到580°C，保溫4. 5h后進(jìn)行分散空冷。申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鈦合金盤形件的鍛造方法，其特征在于，該鈦合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成A1 5. 20% -5. 80%, Mo :3. 50% -4. 50%, Zr :0. 80% -2. 50%, Sn :0. 80% -2. 50%,W 0. 70 % -I. 50 %, Si 0. 10 % -O. 25 %, Fe :0. 05%-0. 10 %, C :0. 15%-0. 20 %, Cr O. 10%-0. 20%, O S O. 15%, N S O. 04%, H S O. 012%, Cu S O. 10%，余量為 Ti，所述的鍛造方法包括如下步驟 步驟I :把上述鈦合金鑄造后的圓形棒材按鍛件規(guī)格下料成一次棒錠，再把一次棒錠放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到1000-1010°c，然后保溫，保溫時(shí)間按一次棒錠厚度O. 8-lmin/mm計(jì)算；放到鍛壓機(jī)上鐓粗成一次圓餅，所述一次圓餅的厚度是一次棒錠長度的64% -68%,鍛后立即在水中冷卻； 步驟2 :把上述一次圓餅放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到1020-1030°C，保溫，保溫時(shí)間按一次圓餅厚度O. 8-lmin/mm計(jì)算，從鍛造加熱爐內(nèi)取出上述一次圓餅，放到鍛壓機(jī)上再拔長回到一次棒錠長度的110-120%得到二次棒錠； 步驟3 :把二次棒錠放到鍛造加熱爐內(nèi)加熱到990-1000°C，然后保溫，保溫時(shí)間按二次棒錠厚度O. 8-lmin/mm計(jì)算；把二次棒錠從鍛造加熱爐內(nèi)取出，放到鍛壓機(jī)上繳粗成二次圓餅，所述二次圓餅的厚度是一次棒錠長度的50% _60%，乘熱用沖頭沖出二次圓餅的中心孔得到環(huán)坯料，制坯過程結(jié)束，鍛后立即在循環(huán)水中冷卻； 步驟4 :把環(huán)坯料加熱到1030-1040°C，保溫，保溫時(shí)間按該坯料壁厚O. 5-0. 8min/mm計(jì)算；把上鍛模和下鍛模加熱到1000-1010°C，再將環(huán)坯料裝進(jìn)鍛模，通過鍛壓機(jī)施加30MN-60MN的壓力使上鍛模和下鍛模合模并一火次把環(huán)坯料鍛壓成盤形件； 步驟5 :鍛后盤形件進(jìn)行熱處理，把盤形件加熱到1000°C，保溫2-3h后進(jìn)行分散空冷；第二次退火是把盤形鍛件加熱到580°C，保溫4-6h后進(jìn)行分散空冷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦合金盤形件的鍛造方法，該鈦合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成Al5.20％-5.80％，Mo3.50％-4.50％，Zr0.80％-2.50％，Sn0.80％-2.50％，W0.70％-1.50％，Si0.10％-0.25％，F(xiàn)e0.05%-0.10％，C0.15%-0.20％，Cr0.10%-0.20%，O≤0.15％，N≤0.04％，H≤0.012％，Cu≤0.10％，余量為Ti，所述的鍛造方法包括如下步驟步驟1加熱后一次鐓；步驟2拔長；步驟3鐓粗成二次圓餅，沖孔成坯；步驟4等溫模鍛；步驟5鍛后盤形件進(jìn)行熱處理。
文檔編號(hào)B21J5/00GK102764836SQ20121023150
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者靳玉生 申請(qǐng)人:無錫市鉆通工程機(jī)械有限公司