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锻压技术：钛合金锻造的加热工艺

锻压技术：钛合金锻造的加热工艺 2011年12月10日 来源： 钛合金加热的第一个特点是，与铜、铝、铁和镍相比，钛的导热率低，加热的主要困难是：采用表面加热方法时，加热时间相当长。大型坯料加热时，截面温差大。与铜、铁、镍基合金的导热率随着温度的提高而下降不同，钛合金的导热率是随着温度的提高而增加。

钛合金加热的第二个特点是，当提高温度时它们会与空气发生强烈的反应。当在650℃以上加热时，钛与氧强烈反应，而在700℃以上时，则与氮也发生反应，同时形成被这两种气体所饱和的较深表面层。例如，当采用表面加热方式把直径350mm的钛坯料加热到1100～1150时，就需要在钛与气体强烈反应的温度范围中保温3～4h以上，则可能形成厚度1mm以上的吸气层。这种吸气层会恶化合金的变形性能。

在具有还原性气氛的油炉中加热时，吸氢特别强烈，氢能在加热过程中扩散到合金内部，降低合金的塑性。当在具有氧化性气氛的油炉中加热时，钛合金的吸氢过程显著减慢；在普通的箱式电炉中加热时，吸氢更慢。

由此可知，钛合金毛坯应在电炉中加热。当不得不采用火焰加热时，应使炉内气氛呈微氧化性，以免引起氢脆。无论在哪类炉子中加热，钛合金都不应与耐火材料发生作用，炉底上应垫放不锈钢板。不可采用含镍量超过50%的耐热合金板，以免坯料焊在板上。

为了使锻件和模锻件获得均匀的细晶组织和高的力学性能，加热时，必须保证毛坯在高温下的停留时间最短。因此，为解决加热过程中钛合金的导热率低和高温下吸气严重的问题，通常采用分段加热。在第一阶段，把坯料缓慢加热到650～700℃，然后快速加热到所要求的温度。因为钛在700℃以下吸气较少，分段加热氧在金属中总的渗透效果比一般加热时小得多。

采用分段加热可以缩短坯料在高温下的停留时间。虽然钛在低温时导热系数低，但在高温时导热系数与钢相近，因此，钛加热到700℃后，可比钢更快地加热到高温。

对于要求表面质量较高的精密锻件，或余量较小的重要锻件(如压气机叶片、盘等)，坯料最好在保护气氛中加热(氩气或氦气)，但这样投资大，成本高，且出炉后仍有被空气污染的危险，因此生产中常采用涂玻璃润滑剂保护涂层，然后在普通箱式电阻炉中加热。玻璃润滑剂不仅可避免坯料表面形成氧化皮，还可减少α层厚度，并能在变形过程中起润滑作用。

工作时若短时间中断，应将装有坯料的炉子的温度降至850℃，待继续工作时，以炉子功率可能的速度将炉温重新升至始锻温度。当长时间中断工作时，坯料应出炉，并置于石棉板或干砂上冷却。

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