HBZ 137-1988 钛合金热处理工艺说明书.pdf

中华人民共和国航空工业邵部标准
HB/Z137-88
钛合金热处理工艺说明书
1988-04-10发布
1988-10一01实施
中华人民共和国航空工业部批准
中华人民共和国航空工业部部标准
钛合金热处理工艺说明书
HR/て137-88
1主题内容与用范
1.1主颕内容本标准规定了做合金热处理的有关术语,热处理用的设备仅表,操作规范及
主要热处理工艺参数,并规定了相应的工艺质量控制。
1.2适用范围本说明书适用于TA2、TA7、TC1、TC3、TC4、TC6、TC9、TCl1、TB2、Ti-4Alー
7Mo-1Zr_2Fe-10V、T-3.5A1-10Mo-8V-1Fe、Ti-2Cu、Ti-2.3Al-11Snー5Zr-1Moー
0.2Si、Ti-5A1-5M。-2Sn-0.3Si-0.02Ce、Z7A7、ZTC4等钛及钛合金零件和半成品的热处理。
各国牌号对照表见附录A。
2引用标准
HB5354航空制件热处理质量控制标准。
有关术语定义
3.1热处理为使工件获得所要求的状态与性能对其进行的加热、保温与冷却过程
3,2消除应力退火使工件中残余应力減小而不引起再结晶的热处理。
3.3普通退火通过加熱再结晶消除加工硬化或调整金相组织的热处理。亦称工广退火或
简单退火。
3.4等温退火使合金组织获得调整与稳定的热处理。即先在较高温度下保温一定时间,然
后随炉(或转炉)冷到某一较低温度保温一定时间、空冷。
3-5阶段退火分两次或更多次加热而每次都要空冷到室温的热处理。通常有双重退火和
三重退火
3.6固溶处理在一定温度(通常为相变点下10~40℃)保温足够时间使可溶组分充分溶入
固溶体的加热处理。一般采用淬火方式使合金组织处于不稳定状态
3.7淬火将加热合金与冷却介质接触,从一定温度以足够快的冷速进行冷却,使可溶组分
全部或部分保留在固溶体中的过程
3.8时效通过在较低温度下加热保温使不稳定相分解的热处理。
3.9真空处理为了除氢或为防止氧、氯、氢等有害气体的污染而使工件在真空条件下进行
的热处理
航空工业部1988-04-10发布
198-10-07实施
HB/Z137-88
3.10氧污染工件在有氧存在的环境中加热(约500C以上)时表面形成氧化物并同时向金
属里层进行氧扩散的过程。
3,11氮污染氮在600℃以上迅速向钛件中扩散并使表面形成硬脆氮化层的过程。
3.12氢污染钛件在含氢环境中加热或在化学加工及酸洗处理中吸氢的过程。氢在钛中的
扩散是可逆的,通常在700℃左右的真空处理即可除氢。
4设各仪影
4.1加热设备
4.1.1加热炉钛件可以采用空气炉、燃气、燃油炉(微氧化气)、性气体炉或真空炉等设
备进行热处理。惰性气氛须是循环流动,以使整炉钛件的所有表面获得保护。严禁炉中呈氢
类还原性气氛
4.1.2炉温均匀性按HB5354表2中I~I类炉的规定执行。
4.1.る控温与测温按HB5354有关规定执行。
4.2冷却设音
4.2.1对于要求在空气中慢冷的钛件应准备铁箱或沙箱。
2,2对于要求在空气中快冷的钛件应准备吹风扇
2.る淬火槽按HB5354规定执行。
4.3其它
4.3.1真空度在真空炉升温过程中或在540℃加热时,真空度不应低于1×10-Pa,在保
温和出炉前的冷却过程中真空度应高于或等于1×10-1Pa
4.3.2为了方便操作,必须准备合适的支架、夹盘、托盘、挂钩及通风设备等。
5工艺操作
5.1钛件清理
5.1.]热处理前清理
准备进行真空处理的钛件或有特殊要求的普通热处理的钛件表面除允许有专用涂层外,
不得有指印、油、水或其它外来物。在300℃以上加热的钛件要注意清除表面上的卤化物污
染,并要避免采用氯化剂作清除液。所采用的夹具也须进行清洗。铸件应潸除模壳与钛反应
产物。
5.1.2热处理后的清理
5.1-2.1钛件表面的氧化层可根据需要进行清除,其清除方法在有关标准文件公布之前可按
有关企标执行(包括酸洗、化学铣切、喷砂或机械加工等)。
5.1.2.2饮精加工件表面的氧化层去除后还要根据规定清除一定深度的基体金属,其具体参
数列于表1
5.1.2.3在惰性气体或真空中加热的钛件表面出现淡黄色氧化膜时可不清除,若要清除也不
必清除基体金属。钛零件表面存在淡紫色,兰色或灰色氧化膜时必须清除。
5.1.2.4锻件在进行除氢处理以前要清除氧化皮。铸件应清除各种表面反应产物。
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5.2加热
5.2.1用于加热钛件的炉子要进行专了丁清理,防止炉内存在污染物质。
5.2.2为尽量减少加热引起的变形,在时效消除应力时或薄壁零件淬火时可使用夹具。
除惰性气氛或真空炉外,其它加热炉均应在工件入炉前到温
5.2.4应避免将厚度相差悬殊的钛件装在同一炉中进行热处理,但允许工艺参数相同的钛件
同一炉热处理。
5.2.5钛件在炉中的放置方式应能保证炉内气氛在工件之间自由流通,大型零件或零件雄之
间应间隔20mm以上。
表1清除氧化层后的基体金属去除量
经不同时间加热后应去除基体金属最小深度m
温度
≤0.20.2~0.50.5~1」1~22~616~10「10~20
h
500-600不要求
13
13
25
51
600--700
700--760
13
25
25
76
152
760-820
25
25
142
152
820--930
76
142
152
254
930-980
76
142
152
254
980--1100
152
254
356
注:在进行多道次加热时,可在最后一道加熟后清除氧化层,加热时间以各次相加计算。
5.2.6钛件入炉后,根据控制仪表指示判定整个炉膛工作区回复到规定温度时开始计算保温
时间。
5.2.7保温时间的选择应根据热透工件并保证预期的组织转变的要求而定。通常是由有关
的试验研究确定。在堆放工件时应按堆件总厚度计算保温时间。
5.2.8在进行大型焊接件或钎焊组件的真空消除应力退火时,加热温度应是逐步升高的。最
好几个保温阶段,热梯度范围可在10~50°C内选择。冷却过程应按同样要求执行
5.る冷却
5.3.1空冷工件从炉中取出放于环境空气条件下冷却。可根据縉要采取分散冷、堆冷、沙
冷、箱冷或吹风冷。
5.3.2炉冷切断加热电源后工件在炉中自行冷却(炉门可按规定关闭或打开)或转移到另
温度较低的炉中保温,气氛应与原加热炉相同
5.33淬火时从开炉门起至零件完全浸入冷却剂中为止,所允许的最长延迟时间列于表2。
5.3,4真空热处理的冷却可以采用随炉冷至室温或冷至200℃以下出炉。也可通入纯净惰
性气体,如99.995%的氩气(或露点小于-18c的氩气)。