鈦合金（jīn）應用情況

鈦合金作為一種重要結構金屬，具有（yǒu）密度低、比強度高、耐腐蝕、耐（nài）高溫、無磁、耐海水和海洋（yáng）大氣腐蝕等優良綜合性能，被廣泛應用在航空、航（háng）天、艦船、兵（bīng）器、核、化工、海水淡化、醫療器械、環（huán）境保護等領域，對於裝備輕量化，提升裝備服役（yì）性能具有重要意義，是國防強國的重要戰略材料之一。

鈦合（hé）金的類型（xíng）與性（xìng）能有（yǒu）較（jiào）好的對應關係，如圖1所示。例如，α鈦合金具有較高的耐（nài）熱性和可焊性，而β鈦（tài）合金具（jù）有較高（gāo）的室溫強度和冷成形性，α+β兩相鈦合金則具有（yǒu）較好（hǎo）的綜合性能。

圖1 各類鈦合金的主要特征

鈦合（hé）金熱處理

熱（rè）處理是鈦及鈦合金加工過程中優化組織和性能的重要環節。選擇適宜（yí）的鈦及（jí）鈦合（hé）金熱處理標準及（jí）工藝（yì），是（shì）鈦及鈦合金產品獲得滿足使用用途的組織和性能最佳匹配關係的重要條件（jiàn）。

圖2 鈦合金熱處理工藝

目前工業上常用的熱處理工藝如下：

· 普通（tōng）退火：在合金β轉變溫度以下20℃～250℃的溫度下加（jiā）熱後空冷（lěng）或更慢冷。

· 完全退火：在（zài）高於（yú）再結晶溫度但低於β轉變溫度下加熱、保溫，然後（hòu）空冷或爐冷的熱處理。

· 雙重退火：在完全退火後，空冷至（zhì）合金（jīn）β轉變（biàn）溫度以下250℃～450℃的溫度下加熱後空冷。

· 等溫退火（huǒ）：在合金的β轉變溫度以下20℃～160℃的溫度下加熱、保（bǎo）溫，隨後轉移到β轉變溫度以下350℃～450℃的爐中或隨爐冷卻至此溫度保溫後空冷（lěng）或爐冷。

· β退火：在（zài）合金的β轉變溫度以上適當的溫度進行退火。

· 消除應力退火（huǒ）：使產品殘餘應（yīng）力減少又不引（yǐn）起組織再結晶的熱處理。

· 固溶處理：將合金（jīn）加熱到適當溫度，並在這一溫度保持足夠時間使可溶組分完全溶入固溶體，在淬火以後能保（bǎo）持一種不穩定狀態的熱處理。

· 時效處理：經固溶處理後在適（shì）當溫度保（bǎo）持足夠時間，使其從不穩定固溶體中析出第二相而引起強化的熱處理。也可使（shǐ）合金中的金（jīn）屬間化合物析出達到高強化。

· 熱等靜（jìng）壓處理：在密封容器中，通（tōng）過高溫和高壓（氬氣介質）的同時作用，使鈦及鈦合金經受高（gāo）溫和各（gè）向均等的靜壓應力工藝過程（chéng），以減少或去（qù）除鈦及鈦合金的內部氣孔、疏鬆等缺（quē）陷。

鈦合金熱處理標準現（xiàn）狀

1、國內鈦合金熱處理標準現狀

我國鈦及鈦合金熱處理（lǐ）專用（yòng）標準包含1項國家標準（zhǔn）、1項國家軍（jun1）用標準和3項行業標準，標（biāo）準中包含的材料牌號、品種、熱處（chù）理方式見表1。標準中規定了部分（fèn）常用鈦合金（jīn）牌號（hào）的熱（rè）處理製度、設備（bèi）、工藝與質量控製等相關要求。

表1 國內鈦及（jí）鈦合金熱處理標準

2、國外鈦合金熱處理標準現狀（zhuàng）

美國

美國鈦及（jí）鈦合金熱處（chù）理行業級以（yǐ）上（shàng）標準有AMS 2801B-2014《Heat Treatment of Titanium Alloy Parts》和（hé）AMS-H-81200D-2014《Heat Treatment of Titanium and Titanium Alloys》，涉及主要牌號、品種及熱處理方式見表2。標準中（zhōng）除（chú）相關熱處理製度規定外，還對熱電偶、爐溫均勻性控製要求、熱處理介質、輔助裝置、淬火槽、熱處理步驟、熱處理後的材料測試步驟做出了規定。

表2 國外（wài）鈦及鈦合金熱處理標準

俄羅（luó）斯

俄羅斯關於鈦合金通用熱處理標準主要為ПИ1.2.139-80《變形（xíng）鈦合金零件和（hé）組裝單元的真（zhēn）空熱處理》和No.685-76《變形鈦合金半成（chéng）品和零件的熱處理》。主要針對俄羅斯常用的ОТ4、ОТ4-0、ОТ4-1、ПТ-7М、ВТ3-1、ВТ6С、ВТ14、ВТ16、ВТ20等變形鈦合金零件和半成品，規定了真空熱處理製度、質量檢驗、設（shè）備、熱處理（lǐ）前零件和工裝的準備等技術要求。采用的真空熱處理方（fāng）式（shì）有除氫退（tuì）火、不完全退火、完全退（tuì）火、雙重退火、等溫（wēn）退火、淬火加時（shí）效、時效。

存在問題

隨著鈦合金在航空、航天、船舶、兵器等領域的應用越來越廣泛且對其（qí）性能（néng）和質量穩定性要求越來越嚴格，鈦（tài）合金熱處理已作（zuò）為產品質量控（kòng）製的重點（diǎn）。由於中國的（de）鈦工業進程起步較晚，標準體係還不夠健全，鈦及鈦合金熱處（chù）理標準存在以下（xià）問題：

1）國內現有鈦及鈦合金（jīn）熱（rè）處理專用（yòng）標準未能覆（fù）蓋各領域通用的鈦合（hé）金（jīn）牌號，標準更新速（sù）度慢，已無法滿足武器裝備應用要求。如TA31鈦合金，由於其（qí）高強（qiáng）韌、耐腐蝕、耐衝擊、強可焊性的特點，在船舶（bó）、兵器等領域已得到廣（guǎng）泛的應用，但在鈦及鈦（tài）合金熱處理標準（zhǔn）中未對TA31鈦合金的熱處理製度進行規定。

2）鈦（tài）及鈦合金熱（rè）處理標準對工藝及質量（liàng）要求不全麵，工藝控製、工藝文件（jiàn）、數據記錄、偏離項控製、特殊過程要（yào）求是鈦合（hé）金熱處理質量（liàng）控製的重要環（huán）節，但（dàn）在鈦及鈦合金熱處理標準中未能係統地給出相（xiàng）關要求（qiú）。如（rú）GJB 3763-1999標準中分（fèn）別在要求、質量保證規定章節對表麵汙染、真空除（chú）氫、記錄及不合格品處理提出了要求，對重複熱處理次數、人員資（zī）質、特殊過程等要求沒有給出相關規（guī）定。

建議

鈦合金熱處理標（biāo）準是鈦合金生產工藝的重要技術文件，是實現熱處理生產全麵管理的有效措施。鈦合金實際生產中主要以材料規範中的推薦熱處理製度（dù）為主要參考，輔助（zhù）以鈦合金熱處理專用標準及（jí）基礎標準（zhǔn）規定其工藝及質量要求等（děng）。鈦（tài）合金熱處理標準（zhǔn）需要在完善標準技術要求的同時，加強（qiáng）標準管理及（jí）貫徹實施工作，具體建議如下：

1）及時對標準技術內容進行修訂，結合市場需求納入各領域廣泛使用（yòng）的通用牌號，同時對熱（rè）處理（lǐ）設備、檢驗、質量控製及技術安全（quán）等相關要求進行優化。

2）加強鈦合金（jīn）熱處理（lǐ）相關專用標準及基礎標準的貫徹實施工作，標準的製修訂工作後應在實施人員及質量人員中做好標準的宣講工作，將標準的技術內容貫徹到（dào）鈦合金熱處理工藝中，與相關材料規範配（pèi）合（hé）使用，穩定材料生產。