根據(jù)鈦合金熱處理的組織,可把鈦分為三大類:全部α相、全部β相和α+β相。其符號(hào)分別以TA、TB、TC表示。為了進(jìn)一步提高鈦的性能,常常加入合金元素進(jìn)行強(qiáng)化。主要元素有Al、Sn、V、Cr、Mo、Mn等。
(1)α鈦合金TA。α鈦合金的主要合金元素是鋁。這種合金具有很好的強(qiáng)度和韌性、熱穩(wěn)定性、焊接性和鑄造性,抗氧化能力較好,塑性較低、熱強(qiáng)性很好,可以在500℃左右長(zhǎng)期工作。α鈦合金的熱處理一般是退火,可用來(lái)制造飛機(jī)渦輪機(jī)殼等。
(2)β鈦合金TB。這種合金一般加入Mo、V、Cr、Al等合金元素,強(qiáng)度較高、韌性好,經(jīng)淬火和時(shí)效處理后,析出彌散的α相,強(qiáng)度進(jìn)一步提高,主要用于制造高強(qiáng)度板材和復(fù)雜形狀零件。
(3)α+β鈦合金TC。主要加入Al,也加入Mn、Cr、V等,兼有上述兩類合金的優(yōu)點(diǎn),即塑性好、熱強(qiáng)性好(可在400℃長(zhǎng)期工作)、耐海水腐蝕能力很強(qiáng),生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,可通過(guò)淬火和時(shí)效處理進(jìn)行強(qiáng)化,主要應(yīng)用于飛機(jī)壓氣機(jī)盤和葉片、艦艇耐壓殼體、大尺寸鍛件、模鍛件等。
鈦合金還具有良好的低溫工作性能。例如,TC4(Ti-6A1-4V)在-196℃以下仍然具有良好的韌性,用于制造低溫高壓容器,如火箭及導(dǎo)彈的液氫燃料箱等。鈦合金應(yīng)用于高、低溫工作條件下的結(jié)構(gòu)材料,其發(fā)展前景非常廣闊。
鈦合金的熱處理與鋼的熱處理相似,主要有以下兩種方式。
1、退火
退火有去應(yīng)力退火和高溫退火兩種。
(1)去應(yīng)力退火。去應(yīng)力退火一般在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行,以消除機(jī)械加工以及焊接所引起的內(nèi)應(yīng)力。大多數(shù)鈦合金的去應(yīng)力退火溫度為450~650℃,保溫2~12h后空冷。
(2)高溫退火。高溫退火在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行,以消除加工硬化和穩(wěn)定組織。鈦合金的高溫退火溫度為650~850℃,冷卻速度取決于鈦合金的種類。
2、淬火和時(shí)效