TC4鈦合金棒材的缺陷分析(圖文)

鈦棒及鈦合金是20世紀(jì)50年代興起的一種重要金屬結(jié)構(gòu)材料，其中TC4合金是國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的a+β型鈦合金，由于它具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好和綜合性能優(yōu)越等特點(diǎn)，在航空航天、化工機(jī)械、醫(yī)藥工程等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。TC4合金常見的缺陷有合金元素的偏析和夾雜物、鑄造組織的殘留、脆化層、氫脆以及脆性和鍛造裂紋等。某單位在對TC4鈦合金棒料加工的產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)加工時(shí)發(fā)現(xiàn)在其表面上有一處4.3mmX0.68mm左右的裂紋，為分析該缺陷產(chǎn)生的原因，避免類似缺陷的發(fā)生，筆者采用各種理化檢驗(yàn)手段對該TC4鈦合金產(chǎn)品進(jìn)行了分析。

    TC4棒改鍛環(huán)件工藝是在950°C兩火次加熱，鍛造成餅材，餅材擴(kuò)口成環(huán)材，其缺陷的產(chǎn)生有可能是因?yàn)楦腻懝に嚥划?dāng)造成開裂，也有可能是棒材本身存在著冶金缺陷如夾雜、偏析、氣孔等，而在隨后的改鍛過程中由冶金缺陷造成開裂。綜合缺陷的左、右特征可以判斷此缺陷是由于氧化的海綿鈦在熔煉過程中形成的，海綿鈦微弱氧化熔化后形成低密度偏析缺陷區(qū)，海綿鈦嚴(yán)重氧化熔化后形成富氧的夾雜，此缺陷是冶金缺陷。缺陷區(qū)富氧含碳和少量氮會使此區(qū)域硬度增高和變脆，有時(shí)還會形成脆性相TAl，在熱鍛造過程中，此區(qū)域變形能力和變形協(xié)調(diào)能力都很差，熔煉形成的粗大的片狀a和亮塊很難破碎，組織易表現(xiàn)為粗大，也易產(chǎn)生裂紋，是對材料危害比較大的缺陷。

根據(jù)熔煉工藝，此類缺陷容易在鑄錠的底部出現(xiàn)，熔化起弧時(shí)，起弧電流不穩(wěn)定容易使底部鋪撒的海綿鈦氧化和熔化的不充分，形成夾雜和偏析區(qū)，探傷時(shí)不易發(fā)現(xiàn)。為了防止此缺陷給產(chǎn)品帶來的危害，鑄錠的底部應(yīng)鋸切掉名義直徑6%～8%的長度。