陳紅芳， 馮剛， 楊孝榮

（1.貴州安大航空鍛造有限責(zé)任公司， 貴州 安順 561005；2.空軍裝備部駐安順地區(qū)軍事代表室， 貴州 安順 561008）

0 引 言

鈦合金的導(dǎo)熱率低，隨著溫度的提高，其導(dǎo)熱率相應(yīng)提高，且與空氣發(fā)生反應(yīng)越強烈，因此鈦合金加熱采用到溫裝爐的方式進(jìn)行。鈦合金在（α+β）區(qū)變形時，片層組織向等軸組織轉(zhuǎn)變是一個多階段的復(fù)雜過程，包含了滑移變形、孿晶化、動態(tài)多邊形化和動態(tài)再結(jié)晶、α相和β相的球化及粗化過程等，這些過程可以單獨或同時進(jìn)行并相互制約。在鈦合金鍛件制坯時，（α+β）區(qū)變形溫度一般選擇在Tβ以下30～70 ℃[1-2]。為了保證鈦合金加熱溫度低于其相變溫度，每爐鈦合金均須進(jìn)行相變點測試，而鍛造加熱溫度需根據(jù)相變點進(jìn)行確定。一方面，不同爐次的鈦合金原材料，其相變點各不相同，加熱時須采用不同的加熱爐或生產(chǎn)完成同一爐號的鈦合金鍛件后調(diào)整爐溫，再進(jìn)行不同爐次的鈦合金鍛件生產(chǎn)，鍛造加熱時必然單獨占用加熱設(shè)備，嚴(yán)重占有生產(chǎn)資源及影響生產(chǎn)進(jìn)度；另一方面，相變點的測試時間周期較長，導(dǎo)致鈦合金鍛件生產(chǎn)等待時間過長，影響生產(chǎn)進(jìn)度。

隨著客戶對鍛件準(zhǔn)時交付率考核比例的加大以及行業(yè)內(nèi)鍛造企業(yè)競爭力逐步加劇，在保證鍛件質(zhì)量的基礎(chǔ)上，固定鈦合金兩相區(qū)（α+β）鍛造加熱溫度，一方面可以加快鈦合金鍛件生產(chǎn)進(jìn)度，提高鍛件準(zhǔn)時交付率，為企業(yè)搶占鈦合金鍛件市場份額打下一定的基礎(chǔ)；另一方面，分散了設(shè)備產(chǎn)能緊張的壓力，為其他鍛件的生產(chǎn)提供設(shè)備保證。

現(xiàn)通過對比傳統(tǒng)鈦合金兩相區(qū)（α+β）[3]確定的鍛造加熱溫度與固化的鍛造加熱溫度生產(chǎn)的鍛件綜合性能，以驗證固化的兩相鈦合金TA15鍛造加熱溫度是否可行。

1 思路和方案

1.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析

統(tǒng)計近幾年來采購的TA15棒料相變點檢驗數(shù)據(jù)（材料廠家及企業(yè)數(shù)據(jù)），并分析其相變點測試結(jié)果（95%置信區(qū)間以及相變點變化趨勢）。其中，材料廠家相變點及企業(yè)相變點變化趨勢曲線如圖1所示，相變點均值及其相變點差值（最大∕最?。┤绫?所示、相變點95%置信區(qū)間如表2所示。

表1 TA15棒料均值及其相變點差值 ℃

表2 TA15棒料相變點95%置信區(qū)間 ℃

圖1 TA15棒料相變點分布趨勢

由圖1可以看出，材料廠家相變點均值（995 ℃）較企業(yè)相變點（993 ℃）均值總體偏高。由表1可知，材料廠家相變點與企業(yè)相變點絕對差值最大為13 ℃，最小為0，兩廠相變點均值為994 ℃。由表2可知，TA15鈦合金棒料相變點分布有效區(qū)間在992～996 ℃，且具有符合性、一致性。

1.2 相變溫度與鍛造溫度工藝驗證

根據(jù)上述相變點數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及相變點95%置信區(qū)間分析結(jié)果（TA15鈦合金棒料相變點有效區(qū)間為992～996 ℃），并結(jié)合鍛件兩相區(qū)（α+β）鈦合金鍛造加熱溫度的選取原則（選取相變點以下30～50 ℃為鍛造加熱溫度）及鍛件生產(chǎn)實際，確定TA15鈦合金鍛件生產(chǎn)時兩相區(qū)（α+β）鍛造加熱溫度范圍為（955±5） ℃。

1.3 鍛件驗證

在保證鍛件生產(chǎn)變形量等基本一致的情況下，結(jié)合TA15鈦合金鍛件生產(chǎn)實際，驗證傳統(tǒng)TA15鈦合金鍛件生產(chǎn)工藝的鍛件（兩相區(qū)（α+β）鍛造加熱溫度為相變點以下30～50 ℃）與對應(yīng)的固化鍛造加熱溫度（955 ℃）生產(chǎn)的鍛件力學(xué)性能及金相組織檢驗結(jié)果的一致性及差異性，以驗證固化的鍛造溫度是否可行。選擇自由鍛工藝和模鍛工藝進(jìn)行驗證，具體驗證批次情況如表3所示。

表3 驗證批次情況

選取典型鍛件的自由鍛及模鍛工藝，同爐相變點以下40 ℃及固化的鍛造加熱溫度下生產(chǎn)鍛件的力學(xué)性能及金相組織檢驗結(jié)果；如表4、表5所示，與傳統(tǒng)兩相區(qū)（α+β）鍛造加熱溫度相比，固化鍛造加熱溫度生產(chǎn)的鍛件力學(xué)性能及金相組織水平與其相當(dāng)，且滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表4 模鍛工藝驗證結(jié)果

表5 自由鍛工藝驗證檢驗結(jié)果

由表4和表5可以看出，自由鍛工藝與模鍛工藝驗證的鍛件綜合性能相當(dāng)，即固化鍛造加熱溫度生產(chǎn)的TA15鍛件力學(xué)性能及金相組織均滿足驗收標(biāo)準(zhǔn)要求，與傳統(tǒng)TA15鈦合金確定兩相區(qū)（α+β）鍛造加熱溫度生產(chǎn)鍛件的力學(xué)性能及金相組織水平相當(dāng)，且質(zhì)量穩(wěn)定性及一致性較好，故固化鍛造加熱溫度切實可行。

2 取得效果

分別對TA15鈦合金傳統(tǒng)兩相區(qū)（α+β）鍛造加熱溫度與固化的鍛造加熱溫度進(jìn)行生產(chǎn)驗證，即采用自由鍛及模鍛工藝驗證，將兩相區(qū)（α+β）鍛造加熱溫度固化為（955±5） ℃，生產(chǎn)的TA15鈦合金鍛件的形狀、尺寸、力學(xué)性能、高低倍組織等均達(dá)到了規(guī)定的技術(shù)要求。因此固化鍛造加熱溫度可有效縮短鍛件生產(chǎn)周期，為鍛件生產(chǎn)交付提供時間保證，同時也為原材料平行投產(chǎn)提供了數(shù)據(jù)支撐；此外，不同爐次鍛件可采用同一加熱爐加熱，在一定程度釋放了加熱設(shè)備資源，解決了部分生產(chǎn)瓶頸。

3 結(jié)束語

通過對TA15鈦合金相變溫度與鍛造溫度工藝效果驗證，將鍛造加熱溫度固化為（955±5） ℃生產(chǎn)的TA15鈦合金鍛件，其形狀、尺寸、力學(xué)性能及高低倍組織等均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，且批次間質(zhì)量穩(wěn)定性及一致性較好，具有符合性、可靠性和合理性。這在保證鍛件成形質(zhì)量的基礎(chǔ)上，為企業(yè)降本增效、釋放理化及鍛造資源、加快生產(chǎn)進(jìn)度提供保障。