(高清版)GB∕T 38964-2020 鈦合金等溫鍛造 工藝規(guī)范

GB/T38964—2020鈦合金等溫鍛造工藝規(guī)范Isothermalforgingfortitanium-alloy—Technologicalspecification國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會GB/T38964—2020 I 36工藝過程 4IGB/T38964—2020本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準由全國鍛壓標準化技術委員會(SAC/TC74)提出并歸口。本標準起草單位：貴州安大航空鍛造有限責任公司、一拖(洛陽)鑄鍛有限公司、北京機電研究所有1GB/T38964—2020鈦合金等溫鍛造工藝規(guī)范本標準適用于鈦合金等溫鍛造工藝的制定。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T2965鈦及鈦合金棒材GB/T8541鍛壓術語GB/T9452—2012熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法GB/T16598鈦及鈦合金餅和環(huán)GB/T23605鈦合金β轉變溫度測定方法3術語和定義GB/T8541界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1鈦合金在β轉變溫度(Tp)以下20℃~50℃加熱后進行鍛造，即常規(guī)兩相區(qū)鍛造，獲得雙態(tài)組織或3.2鈦合金近β鍛造nearβforgingoftitanium-a鈦合金在β轉變溫度(Tg)以下10℃~20℃加熱后進行鍛造，通常獲得初生α相含量為15%~30%的雙態(tài)組織。3.3鈦合金準β鍛造quasiβforgingoftitanium-alloy鈦合金在β轉變溫度(Tg)以下10℃預熱后隨爐升溫到β轉變溫度(Tg)以上30℃,短時加熱后進行鍛造，獲得初生α相含量不大于15%的網(wǎng)籃組織或雙態(tài)組織。3.4鈦合金在β轉變溫度(Tg)以上10℃或更高溫度下的β區(qū)加熱后進行鍛造，通常獲得初生α相含量不大于15%網(wǎng)籃組織或片狀組織。3.5鈦合金等溫鍛造isothermalforgingoftitanium-alloy的95%～100%,壓力保持時間通常為60s～900s。2GB/T38964—20204總則4.1工藝流程鈦合金等溫鍛造一般的工藝流程如圖1所示。模具潤滑模具潤滑坯料制備坯料潤滑鍛件和模具冷卻坯料加熱坯料預熱模具加熱等溫鍛造模具預熱圖1鈦合金等溫鍛造工藝流程4.2鍛件設計4.2.1鍛件設計時應考慮鍛件出模、成形難易程度、坯料定位等情況，同時還應考慮變形量對鍛件組織4.2.2鍛件設計時宜采用數(shù)字模擬技術對變形量、溫度變化、應力分布等進行優(yōu)化。4.2.3分模面一般設置在鍛件的最大輪廓處，以鐓粗或壓扁、擠壓方式充填。為了防止鍛件無法從模具中取出，通常將鍛件不利于出模、質(zhì)量大的部分放在有頂出裝置的一端。4.3設備壓力計算4.3.1鍛造設備的工作液體壓力可根據(jù)式(1)進行計算：F——工作時液體壓力，單位為牛頓(N);m——毛坯體積系數(shù)；Rp?.2——變形溫度下的屈服應力，單位為兆帕(MPa)。注1:一般情況下變形條件系數(shù)(z)可選擇1.5。注2:毛坯體積系數(shù)(m)選擇可按表1進行。表1毛坯體積系數(shù)(m)毛坯體積毛坯體積系數(shù)(m)25～<1001.0～<0.9100～<10000.9～<0.83GB/T38964—2020表1(續(xù))毛坯體積1000～<50000.8～<0.75000～<100000.7～<0.610000～<150000.6～<0.515000～<250000.5～<0.44.3.2設備壓力可結合計算結果和模擬結果確定。5要求5.1設備5.1.1.1等溫鍛造設備一般采用液壓機。5.1.1.2水冷板(或設備滑塊)應通入循環(huán)水對滑塊和工作臺降溫。5.1.1.3設備一般應有計算機輔助操作系統(tǒng)，滑塊具備無級調(diào)速的能力，能夠滿足鈦合金等溫鍛造工藝5.1.2坯料加熱爐5.1.2.1一般采用電阻爐加熱，制坯時也可采用感應爐、弱氧化性的燃氣爐、真空爐或其他適宜的設備加熱。5.1.2.2加熱設備應定期進行校檢，并具有溫度自動調(diào)節(jié)、記錄和報警的控制裝置，加熱爐的有效工作區(qū)應用視圖或數(shù)字標出，有效工作區(qū)的溫度容差應符合GB/T9452—2012中Ⅲ類及以上精度的要求。采用近β鍛造或準β鍛造時，加熱爐一般采用Ⅱ類及以上精度的電爐，允許采用Ⅲ類電爐，但加熱區(qū)的爐溫均勻性應符合Ⅱ類爐的規(guī)定。為了保證鈦合金鍛造溫度的需求，模具加熱裝置應有溫控功能，隨時監(jiān)控模具表面溫度，并通過加熱爐爐絲通電/斷電控制模具表面溫度。模具加熱裝置應具備一定的密封性。5.2模具工裝模具材料在高溫下應有足夠的強度和硬度。一般情況下采用高溫合金制造。推薦的模具材料及最高工作溫度極限見表2。4GB/T38964—2020表2推薦模具材料及最高工作溫度極限單位為攝氏度模具材料最高工作溫度極限GH761K403N403J1325.2.2.2根據(jù)不同部位的受熱、受力情況，模架各個部位可采用不同材料制造。5.2.2.3模架設計時應留有模具加熱裝置的安裝位置。5.3原材料5.3.1原材料應符合GB/T2965、GB/T16598的要求，也可采用其他滿足要求的材料，復驗合格后方可投產(chǎn)。5.3.2原材料表面應車光或磨光，并確保去除α硬化層。采用鑄錠作為鈦合金等溫鍛造坯料時應先進行改鍛，保證坯料獲得良好的組織和性能。5.3.3每爐批原材料應按GB/T23605測定β轉變溫度，也可采用其他雙方同意的方法進行測定。6工藝過程6.1坯料制備6.1.1采用棒材或鑄錠時應進行下料，下料一般采用車床、鋸床或線切割。采用線切割下料時，應去除熱影響區(qū)。6.1.2可采用棒材或鑄錠經(jīng)過反復鐓拔等變形，獲得滿足等溫鍛造的組織和性能的坯料，也可直接采購滿足要求的坯料。6.1.3坯料表面不應有裂紋、折疊、麻坑及其他冶金缺陷。缺陷應采用打磨法清除干凈，并應圓滑過渡，清理的寬度與深度之比應不小于10。時，倒圓角半徑應為5mm～20mm;其他情況下的倒圓角半徑可根據(jù)實際情況確定。6.1.5坯料結構應保證鍛件成形，并獲得良好的組織和性能，必要時可對坯料等溫鍛造成形過程進行模擬，對鍛造缺陷和坯料各個部位的變形量有充分的了解，根據(jù)模擬結果，優(yōu)化坯料的尺寸和結構。6.1.6坯料制備時應按6.3.1控制加熱。6.1.7坯料制備時應控制變形速度，不應出現(xiàn)十字亮線。6.1.8必要時應對坯料進行腐蝕，檢查材料組織和冶金質(zhì)量。6.2裝爐6.2.1裝爐前應清除爐底上的氧化皮和其他殘渣。6.2.2坯料應在爐子溫度達到工藝規(guī)定的加熱溫度后裝爐。6.2.3坯料宜放置在加熱爐的有效工作區(qū)內(nèi)的耐火磚塊、不銹鋼或鎳基合金支架上，坯料之間應有間5GB/T38964—2020隙，以保證均勻加熱；一般情況下坯料應平裝(軸線平行于爐底面);當坯料高度與直徑之比不大于1時，可立裝(軸線垂直于爐底面)。6.3加熱6.3.1坯料制備階段可采用電阻爐或天然氣爐加熱。采用天然氣爐加熱時，火焰不應與坯料直接接觸。爐內(nèi)氣氛應保持中性或弱氧化氣氛，避免產(chǎn)生表面硬化層。不應使用吸熱式、放熱式加熱爐，爐內(nèi)氣氛不應是氫氣或氨裂解后形成的加熱氣氛，避免產(chǎn)生氫脆。6.3.2等溫鍛造階段應采用電阻爐加熱。6.3.3推薦的坯料加熱溫度和保溫時間系數(shù)見表3和表4。表3推薦的坯料加熱溫度單位為攝氏度鍛造工藝α+β鍛造近β鍛造準β鍛造β鍛造加熱溫度Tp—(20～50)Tp—(10～20)Tp—(10～20)升溫Tg+(10～30)Tp+(10～60)表4推薦的坯料保溫時間系數(shù)坯料厚度或直徑β鍛造準β鍛造最短保溫時間系數(shù)min/mm最長保溫時間系數(shù)min/mm最短保溫時間系數(shù)min/mm最長保溫時間系數(shù)min/mmα+β區(qū)min/mmmin/mm1.5～1.10.5～0.12.4～1.80.9～0.70.9～0.70.7～0.60.7～0.60.6～0.56.3.4報警溫度一般設置在加熱溫度以上10℃,β鍛造、準β鍛造設置在加熱溫度以上5℃。6.3.5坯料出爐轉移進入模具的時間一般應不大于60s。6.4等溫鍛造6.4.1前期檢查及準備6.4.1.1應對模具加熱裝置進行檢查，確保生產(chǎn)時加熱狀態(tài)良好。入使用時的表面狀態(tài)；非首次生產(chǎn)的鍛件，應查閱上批次鍛件的生產(chǎn)記錄，確認鍛造過程中壓力、零點、6.4.2.1坯料和模具應加熱到100℃~200℃時噴涂潤滑劑，預熱溫度不宜過高，避免潤滑劑起泡導致6.4.2.2潤滑劑不可與坯料和模具產(chǎn)生化學反應，一般采用玻璃潤滑劑。6GB/T38964—20206.4.2.3潤滑劑厚度宜為0.1mm～0.3mm。6.4.3模具安裝及加熱點設置提供依據(jù)，并檢查模具安裝是否到位。6.4.3.2模具加熱一般采用多階段加熱，一般情況下模具的加熱升溫速率應不大于20℃/h,每個臺階的溫差應不超過200℃。加熱過程中應對模具溫度進行監(jiān)控?；瑝K速率設置應根據(jù)材料成形組織要求確定，一般情況下在0.01mm/s～0.5mm/s,具體按產(chǎn)品a)對于鈦合金α+β鍛造，由于坯料的加熱溫度一般在β相變點以下30℃左右，為了防止下滑速b)對于小規(guī)格的鈦合金近β鍛造、鈦合金準β鍛造、鈦合金β鍛造，坯料變形過程對溫度上升不坯料組織迅速轉變?yōu)榫W(wǎng)籃組織，可以減少再結晶α相的形成；c)對于大規(guī)格的鈦合金