交貨狀態(tài)
除鈦鑄件外,所有變形鈦材其交貨狀態(tài)都是退火狀態(tài)(M)。因為鈦材在成形過程中都經(jīng)過了不同加工方法,存在著不等的內(nèi)應力。為了確保鈦材在其后的機械加工或變形過程中具有足夠的塑性、延性和不產(chǎn)生裂紋等缺陷,所以變形鈦材在出廠交貨之前,都要進行退火熱處理。退火溫度的高低和時間的長短主要取決于鈦材品種(純鈦還是鈦合金)、退火方法(即消除應力退火、再結(jié)晶退火和真空退火)和退火的目的等因素而定。
消除應力退火
工業(yè)純鈦消除應力退火溫度一般選在再結(jié)晶的溫度以下,其加熱溫度在500~600℃之間,加熱時間視工件厚度而異,退火保溫時間在60min左右,一般采用空冷,這種退火的目的是為了消除材料的內(nèi)應力,提高其塑性、延性等機械性能,便于成形加工,避免在成形加工過程中因內(nèi)應力存在而引起開裂破壞。
再結(jié)晶退火
又稱完全退火,工業(yè)純鈦的再結(jié)晶退火溫度要高于材料的再結(jié)晶溫度,但須比α相向β相轉(zhuǎn)變的相變溫度低120~200℃,此時所得到的金屬晶粒為細晶粒組織,工業(yè)純鈦的再結(jié)晶退火溫度通常為680~700℃之間(TC4的完全退火溫度為700~800℃),加熱時間視工件厚度而定,保溫時間為60min左右,一般采用空冷。這種退火處理的目的主要是細化金屬晶粒,提高材料的塑性、延性和韌性,雖然抗拉和屈服強度有所下降,但可得到較好的綜合機械性能,便于加工成形,避免出現(xiàn)開裂破壞。
真空退火
當鈦材要求其含氫量特低,或在含氫量超標時,必須進行除氫處理,因為鈦中的氫無任何正面的作用,其危害性很大,能引起氫脆。
為了除氫,并防止鈦材表面氧化,這一處理須在真空爐中進行。氫在工業(yè)純鈦中的溶解度甚小,主要以TiH2化合物形態(tài)存在,而TiH2只有在300℃以下時才穩(wěn)定。如將工業(yè)純鈦在真空爐中加熱至真空退火溫度,就可將鈦中氫降至0.01%以下。真空退火的溫度、加熱時間、保溫時間與再結(jié)晶退火基本相同,冷卻方式一般先在爐內(nèi)緩慢冷卻至適當溫度,然后再開爐冷卻,真空度應不低于5×10-4mmHg柱,真空退火的目的除了能達到除氫外,其他再結(jié)晶退火的目的也能達到。