提高海洋工程用Ti80合金棒材组织组织均匀性的锻造方法与流程

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种提高海洋工程用ti80合金棒材组织组织均匀性的锻造方法。

背景技术：

钛合金具有比强度高，韧性好、耐海水腐蚀等优点，是一种天生的海洋工程材料。钛材在海水淡化、海洋考察、深潜器、海洋石油开采、钻具器件、核电站、海洋温差发电设备、军用舰船等方面有了很好的应用。ti80合金就是一种较为优异的中强钛合金材料、不仅能较好的适应海洋工程环境、还拥有较好的机械加工性、可焊接性。该合金在海洋工程中应用较为广泛，所以对φ150～240mm大规格棒材的组织均匀性、稳定性具有较高的要求，保证材料在海洋工程中服役的安全性。

本发明是提高ti80（ti一6ai一3nb一2zr—lmo）φ150～240mm大规格棒材的组织均匀性、主要解决同一横截面各部位显微组织均匀性的一种新锻造方法。该合金变形抗力较大，较大变形会造成心部过热、表面开裂，小变形又会造成心部锻不透，组织粗大。由于以上特点，常规的传统锻造工艺不能较好的处理变形与组织之间的关系，火次多、成本高，组织均匀性差。

技术实现要素：

有必要提出一种提高海洋工程用ti80合金棒材组织组织均匀性的锻造方法。

一种提高海洋工程用ti80合金棒材组织组织均匀性的锻造方法，包括以下步骤：

β区锻造：ti80铸锭加热至相变点以上150℃～200℃，进行常规一镦一拔锻造，然后找圆，水冷；然后再加热相变点以上70℃～120℃，镦粗之后采用对角锻造，进行两次镦拔后找圆，水冷，每火次锻造比控制在3.5-6.8之间，压下过程匀速道次压下量80～100mm，使原始铸态组织得到充分破碎，得到均匀的β晶粒；

α+β区锻造：将“β区锻造”步骤中的坯料在相变点以下20℃～50℃之间再进行3～5火次锻造，每火次锻造比控制在4.2～6.1之间；

成品锻造：将步骤“α+β区锻造”锻造后的中间锻坯在相变点以下30℃～50℃之间进行1～2火次拔长锻造，每火次锻造比控制在2.6～4.1之间，拔长后均采用空冷，最后一火坯料拔长过程使坯料横截面始终处于圆形的锻造过程，保证整个横截面均匀变形；

热矫直：成品锻造后的棒坯温度为760～820℃下加热，保温80-130分钟，空冷。

优选的，所述步骤“β区锻造”中的找圆操作为对角锻造。

优选的，所述步骤“α+β区锻造”中的“3～5火次锻造”为横向锻造和对角锻造交叉使用，进而改善难变形区，保证锻造棒材头、尾、横截面变形均匀一致。

采用本发明锻造方法生产海洋工程用ti80合金棒材，能有效提高棒材组织差异性，使棒材心部、边部组织均匀一致。本发明在保持该合金原有良好性能的同时提升了合金的组织稳定性，较为适合海洋工程用ti80合金棒材的批量化生产。

附图说明

图1为本发明的锻造各分步骤示意图。

图2-7依次为采用本发明锻造后的棒材的a部端头、b部端部的组织图。依次为a部端头边部、1/2半径处、b部端头边部、1/2半径处的500x组织图。

图8为上述图中a部端头、b部端头的部位示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参见图1，本发明实施例提供了一种提高海洋工程用ti80合金棒材组织组织均匀性的锻造方法，其特征在于包括以下步骤：

β区锻造：ti80铸锭加热至相变点以上150℃～200℃，进行常规一镦一拔锻造，然后找圆，水冷；然后再加热相变点以上70℃～120℃，镦粗之后采用对角锻造，进行两次镦拔后找圆，水冷，每火次锻造比控制在3.5-6.8之间，压下过程匀速道次压下量80～100mm，使原始铸态组织得到充分破碎，得到均匀的β晶粒；

α+β区锻造：将“β区锻造”步骤中的坯料在相变点以下20℃～50℃之间再进行3～5火次锻造，每火次锻造比控制在4.2～6.1之间；

成品锻造：将步骤“α+β区锻造”锻造后的中间锻坯在相变点以下30℃～50℃之间进行1～2火次拔长锻造，每火次锻造比控制在2.6～4.1之间，拔长后均采用空冷，最后一火坯料拔长过程使坯料横截面始终处于圆形的锻造过程，保证整个横截面均匀变形；

热矫直：成品锻造后的棒坯温度为760～820℃下加热，空冷。

进一步，所述步骤“β区锻造”中的找圆操作为对角锻造。

进一步，所述步骤“α+β区锻造”中的“3～5火次锻造”为横向锻造和对角锻造交叉使用，进而改善难变形区，保证锻造棒材头、尾、横截面变形均匀一致。

本专利采用的生产ti80合金棒材的新方法，铸锭先进行开坯锻造，采用对角锻的锻造方式，使坯料在β区均匀变形；在α+β区采用横向锻造、对角锻锻造方法使坯料难变形区（即与锤砧接触的面）得到改善，提高成品棒材整个横截面组织均匀性，保证棒材组织具有较好的均匀性。

本专利采用的生产ti80φ150～240mm棒材通过开坯第一火足够变形、第二火对角锻造，坯料在β区不仅使原始铸态组织得到充分破碎变形，而且得到的坯料横截面上的β晶粒大小也较为均匀。相变点以下20℃～50℃之间再进行加热锻造，每火次锻造比控制在4.2～6.1之间，其中横向锻造和对角锻造（对角线拔长）不同火次交叉使用，难变形区的不断变化、改善，提高棒材组织均匀性。参见图2-7、图8。

本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本专利文件较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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