一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法
【專利摘要】本發明提供了一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法，該方法為：將高強鈦合金鑄錠置于熱處理爐中進行高溫熱處理，然后將高溫熱處理后的高強鈦合金鑄錠從熱處理爐中取出，快速水冷至25℃～150℃，最后利用車床對冷卻后的高強鈦合金鑄錠進行車削加工，并在車削加工過程中采用鎢鈷硬質合金作為車削刀具。本發明采用高溫熱處理+快速冷卻的方法能夠使合金具有單一相組織，避免了次生析出相強化，使鑄錠表面一定深度內材料強度降低，從而大大降低鑄錠表面車削加工的難度，減少車削刀具的更換次數，同時提高加工效率，縮短生產周期。
【專利說明】
一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法
技術領域
[0001]本發明屬于鈦合金材料加工技術領域，具體涉及一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法。
【背景技術】
[0002]鈦具有的比強度高、耐腐蝕、無磁性、低阻尼、高低溫性能好、生物相容性好等突出優點被充分發掘并應用，被人們譽為“太空金屬”和“海洋金屬”，已被廣泛用于航空航天、艦船、海洋工程、化工、電力、冶金、醫療、體育休閑等行業。
[0003]與其他金屬相比，鈦具有化學活性強、熔點高以及間隙雜質含量對其性能影響極為敏感等特點，使得鈦及鈦合金鑄錠的熔煉必須在真空或惰性氣氛下進行，目前鈦及鈦合金鑄錠的工業化生產中應用最廣泛的是真空自耗電弧熔煉和電子束冷床爐熔煉。用真空自耗電弧爐熔煉鈦及鈦合金，由于受到各種因素的影響，在鑄錠表面會形成冷隔、夾雜、氣孔等缺陷，惡化鑄錠的表面質量。鑄錠表面質量對后續加工有很大的影響，表面的冷隔、裂紋、孔洞等缺陷，易引起鍛造開裂甚至斷裂，將大大影響成品率和產品質量。因此，鈦合金鑄錠應以先進行車削加工去除表皮缺陷后才能進行下一步工序。
[0004]目前國內用來加工鈦合金最主要的刀具材料仍然是鎢鈷硬質合金，這種材料制成的刀具本身價格較低。應用這種材料刀具加工由于真空緩冷導致強化的高強鈦合金，極易出現刀具的嚴重磨損或車削不動崩刃的情況，加工效率低，影響生產周期。雖然現在的陶瓷刀具質量已經得到了提高，并且越來越多的用于加工難切削材料，尤其是在航空發動機應用的高溫合金(例如鎳基高溫合金)，但是由于其導熱性能差、斷裂韌性低并且與鈦發生反應，所以在鈦合金切削領域應用較少。超硬切削刀具材料(立方氮化硼和多晶金剛石)，在切削鈦合金時的磨損率低，性能好于硬質合金刀，顯示出良好的性能，但是他們價格非常高。
[0005]對于高強鈦合金來鑄錠，采用常規鈦合金切削刀具在效率、加工質量等諸多方面有著不盡如人意的地方，因此急需一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法。該方法采用高溫熱處理+快速冷卻的方法，能夠使高強鈦合金具有單一相組織，避免了次生析出相強化，使鑄錠表面一定深度內材料強度降低，從而大大降低鑄錠表面車削加工的難度，減少車削刀具的更換次數，同時提高加工效率，縮短生產周期。
[0007]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法，其特征在于，該方法為:將高強鈦合金鑄錠置于熱處理爐中，在溫度為(Te+30)°C?(Te+50)°C的條件下進行高溫熱處理，然后將高溫熱處理后的高強鈦合金鑄錠從熱處理爐中取出，以50°C/min?100°C/min的冷卻速率快速水冷至25°C?150°C，最后利用車床對冷卻后的高強鈦合金鑄錠進行車削加工，并在車削加工過程中采用鎢鈷硬質合金作為車削刀具;所述高強鈦合金是指能夠進行時效強化的辟太合金。
[0008]上述的一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法，其特征在于，所述高強鈦合金為TB2鈦合金、Ti 26鈦合金或TB8鈦合金。
[0009]上述的一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法，其特征在于，所述高強鈦合金鑄錠為圓柱形結構，所述高強鈦合金鑄錠的截面直徑D滿足:160mm<D<300mm。
[0010]上述的一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法，其特征在于，所述高溫熱處理的保溫時間t滿足:0.6D彡t彡0.8D，t的單位為min。
[0011]上述的一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法，其特征在于，所述鎢鈷硬質合金為YG6鎢鈷硬質合金、YG8鎢鈷硬質合金或YG15鎢鈷硬質合金。
[0012]本發明與現有技術相比具有以下優點:
[0013]1、本發明將高強鈦合金鑄錠在β區高溫處理，使鑄錠熔煉緩慢冷卻過程中析出的次生強化相重新在高溫環境中溶解，形成單一 β相。此時采用循環水快速冷卻使單一 β相保留至室溫，避免了析出強化，使鑄錠表面一定深度內材料強度降低，從而大大降低鑄錠表面車削加工的難度。
[0014]2、本發明采用高溫熱處理+快速冷卻的方法能夠使合金具有單一相組織，避免了次生析出相強化，使鑄錠表面一定深度內材料強度降低，從而大大降低鑄錠表面車削加工的難度，顯著改善了高強鈦合金鑄錠車削加工性能，減少了車削刀具的更換次數，同時提高了加工效率，縮短了生產周期。
[0015]下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
[0017]本實施例改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法為:將形狀為圓柱形，且其截面直徑為300mm的ΤΒ2高強鈦合金鑄錠置于熱處理中，在溫度為920°C的條件下保溫180min進行高溫熱處理，然后將該鑄錠從熱處理爐中取出后快速水冷，冷卻速度控制為50 0C/min，水冷期間應避免鑄錠表面局部降溫劇烈而產生裂紋，使鑄錠表面橫向及縱向都能均勻降溫；待TB2高強鈦合金鑄錠冷卻至25°C后，安裝在車床上，使用YG8鎢鈷硬質合金進行車削加工。
[0018]對比例I
[0019]本對比例與實施例1的不同之處僅在于:直接將TB2高強鈦合金鑄錠安裝在車床上，使用YG8鎢鈷硬質合金進行車削加工，并未進行高溫熱處理和快速水冷處理。
[0020]由實施例1和對比例I對比試驗后得出:與對比例I的傳統工藝相比，實施例1中將TB2鈦合金經過適宜的高溫熱處理及控制冷卻程序，使合金具有單一相組織，避免了次生析出相強化，使材料表面的硬度和強度降低，改善了合金的切削加工性，從而大大減少了車削刀具的更換次數，同時提高了加工效率。
[0021]實施例2
[0022]本實施例改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法為:將形狀為圓柱形，且其截面直徑為200mm的Ti26高強鈦合金鑄錠置于熱處理中，在溫度為900°C的條件下保溫160min進行高溫熱處理，然后將該鑄錠從熱處理爐中取出后快速水冷，冷卻速度控制為100 °C/min，水冷期間應避免鑄錠表面局部降溫劇烈而產生裂紋，使鑄錠表面橫向及縱向都能均勻降溫;待Ti26高強鈦合金鑄錠冷卻至50°C后，安裝在車床上，使用YG15鎢鈷硬質合金進行車削加工。
[0023]對比例2
[0024]本對比例與實施例2的不同之處僅在于:直接將Ti26高強鈦合金鑄錠安裝在車床上，使用YG15鎢鈷硬質合金進行車削加工，并未進行高溫熱處理和快速水冷處理。
[0025]由實施例2和對比例2對比試驗后得出:與對比例2的傳統工藝相比，實施例2中將Ti26鈦合金經過適宜的高溫熱處理及控制冷卻程序，使合金具有單一相組織，避免了次生析出相強化，使材料表面的硬度和強度降低，改善了合金的切削加工性，從而大大減少了車削刀具的更換次數，同時提高了加工效率。
[0026]實施例3
[0027]本實施例改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法為:將形狀為圓柱形，且其截面直徑為250mm的TB8高強鈦合金鑄錠置于熱處理中，在溫度為950°C的條件下保溫200min進行高溫熱處理，然后將該鑄錠從熱處理爐中取出后快速水冷，冷卻速度控制為70 0C/min，水冷期間應避免鑄錠表面局部降溫劇烈而產生裂紋，使鑄錠表面橫向及縱向都能均勻降溫；待TB8高強鈦合金鑄錠冷卻至150°C后，安裝在車床上，使用YG6鎢鈷硬質合金進行車削加工。
[0028]對比例3
[0029]本對比例與實施例3的不同之處僅在于:直接將TB8高強鈦合金鑄錠安裝在車床上，使用YG6鎢鈷硬質合金進行車削加工，并未進行高溫熱處理和快速水冷處理。
[0030]由實施例3和對比例3對比試驗后得出:與對比例3的傳統工藝相比，實施例1中將TB8鈦合金經過適宜的高溫熱處理及控制冷卻程序，使合金具有單一相組織，避免了次生析出相強化，使材料表面的硬度和強度降低，改善了合金的切削加工性，從而大大減少了車削刀具的更換次數，同時提高了加工效率。
[0031 ] 實施例4
[0032]本實施例改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法為:將形狀為圓柱形，且其截面直徑為200mm的Ti26高強鈦合金鑄錠置于熱處理中，在溫度為910°C的條件下保溫160min進行高溫熱處理，然后將該鑄錠從熱處理爐中取出后快速水冷，冷卻速度控制為80 0C/min，水冷期間應避免鑄錠表面局部降溫劇烈而產生裂紋，使鑄錠表面橫向及縱向都能均勻降溫；待Ti26高強鈦合金鑄錠冷卻至40 °C后，安裝在車床上，使用YG15鎢鈷硬質合金進行車削加工。
[0033]對比例4
[0034]本對比例與實施例4的不同之處僅在于:直接將Ti26高強鈦合金鑄錠安裝在車床上，使用YG15鎢鈷硬質合金進行車削加工，并未進行高溫熱處理和快速水冷處理。
[0035]由實施例4和對比例4對比試驗后得出:與對比例4的傳統工藝相比，實施例4中將Ti26鈦合金經過適宜的高溫熱處理及控制冷卻程序，使合金具有單一相組織，避免了次生析出相強化，使材料表面的硬度和強度降低，改善了合金的切削加工性，從而大大減少了車削刀具的更換次數，同時提高了加工效率。
[0036]以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制。凡是根據發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。
【主權項】
1.一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法，其特征在于，該方法為:將高強鈦合金鑄錠置于熱處理爐中，在溫度為(Te+30)°c?(Te+50)°C的條件下進行高溫熱處理，然后將高溫熱處理后的高強鈦合金鑄錠從熱處理爐中取出，以50°C/min?100°C/min的冷卻速率快速水冷至25°C?150°C，最后利用車床對冷卻后的高強鈦合金鑄錠進行車削加工，并在車削加工過程中采用鎢鈷硬質合金作為車削刀具;所述高強鈦合金是指能夠進行時效強化的β鈦合金。2.根據權利要求1所述的一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法，其特征在于，所述高強鈦合金為ΤΒ2鈦合金、Ti 26鈦合金或ΤΒ8鈦合金。3.根據權利要求1所述的一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法，其特征在于，所述高強鈦合金鑄錠為圓柱形結構，所述高強鈦合金鑄錠的截面直徑D滿足:160mm<D<300mmο4.根據權利要求3所述的一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法，其特征在于，所述高溫熱處理的保溫時間t滿足:0.6D<t<0.8D，丨的單位為min。5.根據權利要求1所述的一種改善高強鈦合金鑄錠車削加工性的方法，其特征在于，所述鎢鈷硬質合金為YG6鎢鈷硬質合金、YG8鎢鈷硬質合金或YG15鎢鈷硬質合金。
【文檔編號】C22F1/18GK106086740SQ201610696234
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月19日 公開號201610696234.3, CN 106086740 A, CN 106086740A, CN 201610696234, CN-A-106086740, CN106086740 A, CN106086740A, CN201610696234, CN201610696234.3
【發明人】周偉, 辛社偉, 李倩, 陳軍, 張思遠
【申請人】西北有色金屬研究院