【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鈦合金材料加工，尤其是涉及一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法。
技術介紹
1、鈦合金由于具有比強度高，耐高溫、耐腐蝕、可焊性等一系列優異的性能，在航空、航天、艦船、兵器以及石油、化工、醫療等領域得到了廣泛的應用。隨著航空、航天、艦船等領域重大工程的實施，對材料的性能要求不斷提高的同時，材料規格也不斷增大。例如大規格寬厚板材、超大規格鈦合金棒材(直徑大于300mm)等的需求量不斷增長，這就要求材料坯料規格不斷增大。但坯料規格越大，材料越難加工，鍛造均勻性差，組織均勻化程度越困難。
2、為了保證均勻性，常規加工需要將鑄錠分料切小后進行多火次均勻變形來保證材料的鍛透性和組織的均勻性，但無法滿足大型鍛件的使用要求；同時由于坯料的減小和爐次的增加，會增大材料的加工成本，也會造成各坯料之間的組織性能存在差異。因此，采用大規格鑄錠直接進行鍛造更有利于降低成本及提高鍛件的組織均勻。目前，大規格鈦合金鑄錠的高徑比一般超過2.5，而常規鍛造時要求高徑比不超過2.5；較大的高徑比在鐓粗過程中易出現坯料折彎或雙鼓形等現象，且較大的橫截面積也會增加變形死區，導致坯料鍛造過程中組織變形不均勻。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法。該鍛造方法通過進行慢壓鐓粗及整形，得到高徑比適合變形的鍛坯，且能夠抑制變形過程中晶粒過分長大，以及及時釋放變形過程出現的部分應力集中，以保證晶粒破碎的同時鑄錠不產生開裂；通過在鍛
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，該鍛造方法包括以下步驟：
3、步驟一、將高徑比大于2.5的鑄錠加熱至相變點以上150℃～250℃保溫后進行第一鍛造，得到高徑比小于2.5的第一鍛坯；所述第一鍛造的工藝包括慢壓鐓粗變形，且在慢壓鐓粗變形的過程中整形；
4、步驟二、將步驟一中得到的第一鍛坯回爐保溫后進行第二鍛造，得到第二鍛坯；
5、步驟三、將步驟二中得到的第二鍛坯加熱至相變點以上50℃～150℃保溫后進行第三鍛造，得到第三鍛坯；所述第三鍛造的工藝為：重復進行2次沿高度方向倒棱壓扁、整形、沿高度方向鐓粗以及沿長度方向倒棱拔長的處理；
6、步驟四、將步驟三中得到的第三鍛坯在相變點以下20℃～40℃保溫后進行第四鍛造，得到第四鍛坯；
7、步驟五、將步驟四中得到的第四鍛坯在相變點以上10℃～40℃保溫后水冷；
8、步驟六、將步驟五中水冷后的第四鍛坯在相變點以下20℃～40℃保溫后進行第五鍛造并整形，得到組織均勻的鍛件。
9、本專利技術通過設置第一鍛造第一火次為在相變點以上150℃～250℃的較高溫度變形，該溫度條件下鑄態組織流動性好、塑性高、變形抗力低、易于變形，尤其對晶粒尺寸粗大的大規格鑄錠，在該溫度下變形鑄錠不易開裂；由于在第一鍛造后粗大晶粒得到一定程度的破碎，內部組織得到改善、材料塑性提高，因此后續鍛造過程溫度逐漸降低。通過控制在相變點以上10℃～40℃溫度保溫后水冷，目的是為了將前期鍛造的組織均勻化，水冷后能夠獲得細片層組織，存貯一定畸變能，保證后續鍛造過程發生動態再結晶而得到細小的等軸晶粒。
10、本專利技術通過進行慢壓鐓粗及整形，得到高徑比適合變形的鍛坯，且能夠抑制變形過程中晶粒過分長大以及及時釋放變形過程出現的部分應力集中，以保證晶粒破碎的同時鑄錠不產生開裂；通過進行回爐保溫補充前期變形過程的熱量損失，便于開展后續鐓拔鍛造；然后通過控制溫度在相變點以上保證材料具有較好的流動性，并結合倒棱壓扁和倒棱拔長進行多角度均勻變形的鍛造，一方面可以減小鍛坯與鍛砧的接觸面積、減小變形死區，另一方面能夠提高棱角和鍛坯的變形均勻性，避免了鍛坯與砧面接觸部分在變形過程變形較小或不變形，以及鍛坯側面在受拉應力作用開裂或變形受力不均勻，具體地：
11、沿高度方向進行倒棱壓扁能夠減小后續鐓粗過程坯料與鍛砧接觸的面積，減小變形死區；沿長度方向進行倒棱拔長，能夠避免棱角處和與鍛砧接觸表面處的變形與心部變形不協調，避免反復進行鐓拔。
12、上述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟一中所述慢壓鐓粗變形的壓下速率為30mm/s～40mm/s，壓下量為15％～30％；所述保溫的時間t1由以下公式計算：
13、t1＝η1×d1；
14、其中，t1為保溫的時間，單位為min；d1為步驟一中所述鑄錠的橫截面直徑，單位為mm；η1為加熱系數，取值范圍為0.7～0.9。
15、上述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟二中所述第二鍛造為進行2～3次鐓拔變形，所述鐓拔變形的拔長過程包含倒棱變形。
16、上述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟三中所述沿高度方向倒棱壓扁的壓下量為10％～15％，壓下速率為30mm/s～40mm/s；所述沿高度方向鐓粗的鐓粗比為1.2～1.6；所述沿長度方向倒棱拔長的壓下量為10％～20％；所述保溫的時間t2由以下公式計算：
17、t2＝η2×d2；
18、其中，t2為保溫的時間，單位為min；d2為步驟三中所述第二鍛坯的最小截面平均厚度，單位為mm；η2為加熱系數，取值范圍為0.6～0.8。
19、上述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟四中所述第四鍛造中鐓拔變形不小于2次，所述單次鐓拔變形的累計變形量不小于85％；所述保溫的時間t3由以下公式計算：
20、t3＝η3×d3；
21、其中，t3為保溫的時間，單位為min；d3為步驟四中所述第三鍛坯的最小截面平均厚度，單位為mm；η3為加熱系數，取值范圍為0.6～0.8。
22、本專利技術通過設置單次鐓拔變形的累計變形量不小于85％，能夠在保證單次鐓拔變形量足夠大的同時確保鍛坯不開裂。
23、上述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟五中所述保溫的時間t2由以下公式計算：
24、t4＝η4×d4；
25、其中，t4為保溫的時間，單位為min；d4為步驟五中所述第四鍛坯的最小截面平均厚度，單位為mm；η4為加熱系數，取值范圍為0.6～0.8。
26、上述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟六中所述第五鍛造中鐓拔變形不小于2次，所述單次鐓拔變形的累計變形量不小于80％。
27、本專利技術通過設置鐓拔變形次數和單次鐓拔變形的累計變形量不小于80％，用于保證鍛坯充分變形。
【技術保護點】
1.一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，該鍛造方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟一中所述慢壓鐓粗變形的壓下速率為30mm/s～40mm/s，壓下量為15％～30％；所述保溫的時間t1由以下公式計算：
3.根據權利要求1所述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟二中所述第二鍛造為進行2～3次鐓拔變形，所述鐓拔變形的拔長過程包含倒棱變形。
4.根據權利要求1所述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟三中所述沿高度方向倒棱壓扁的壓下量為10％～15％，壓下速率為30mm/s～40mm/s；所述沿高度方向鐓粗的鐓粗比為1.2～1.6；所述沿長度方向倒棱拔長的壓下量為10％～20％；所述保溫的時間t2由以下公式計算：
5.根據權利要求1所述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟四中所述第四鍛造中鐓拔變形不小于2次，所述單次鐓拔變形的累計變形量不小于85％；所述保溫的時間t3由以下公式計算：p>
6.根據權利要求1所述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟五中所述保溫的時間t4由以下公式計算：
7.根據權利要求1所述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟六中所述第五鍛造中鐓拔變形不小于2次，所述單次鐓拔變形的累計變形量不小于80％。
8.根據權利要求1所述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟六所述保溫的時間t5由以下公式計算：
...【技術特征摘要】
1.一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，該鍛造方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟一中所述慢壓鐓粗變形的壓下速率為30mm/s～40mm/s，壓下量為15％～30％；所述保溫的時間t1由以下公式計算：
3.根據權利要求1所述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟二中所述第二鍛造為進行2～3次鐓拔變形，所述鐓拔變形的拔長過程包含倒棱變形。
4.根據權利要求1所述的一種大規格鈦合金鑄錠的高效均勻化鍛造方法，其特征在于，步驟三中所述沿高度方向倒棱壓扁的壓下量為10％～15％，壓下速率為30mm/s～40mm/s；所述沿高度方向鐓粗的鐓粗比為1.2～1.6；所述沿長度方向倒棱...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭萍，連智偉，強菲，洪權，涂興洋，方紅琳，王歡，張磊，
申請(專利權)人：西北有色金屬研究院，
類型：發明
國別省市：
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