熱處理工藝對Ti55531合金組織和拉伸性能的影響

閔新華，徐 鋒，孫書英

（1.寶鋼特鋼有限公司，上海 200940；2.寶鋼研究院特鋼技術中心，上海 200940）

0 引 言

Ti55531合金屬于β合金，是由BT22合金發(fā)展而來的一種具有高強度和高斷裂韌性的新型鈦合金，其名義成分為Ti－5Al－5Mo－5V－3Cr－1Zr。與當前廣泛應用于大型民用客機上的Ti－1023合金相比，Ti55531合金不會產(chǎn)生明顯的成分偏析，且室溫抗拉強度提高了約15%。該合金具有良好的淬透性和較寬的加工工藝范圍，在生產(chǎn)過程中以空冷工藝代替水淬工藝，可以改善殘余應力對其后續(xù)機加工的影響，從而降低其加工成本。

目前，Ti55531合金已成功替代 Ti－6Al－4V 和Ti－1023合金應用于飛機的起落架、機翼等20多種承力部件上，并使這些部件質(zhì)量減小8%。

目前，國內(nèi)已逐步對該合金開展相關研究［1－2］，但可查的公開報道并不多見。因此，作者通過鍛造制備了Ti55531合金棒材和鍛件，然后對其進行不同的固溶時效熱處理，研究了熱處理工藝對其顯微組織和拉伸性能的影響。

1 試樣制備與試驗方法

采用真空自耗爐通過三次熔煉制備了Ti55531鈦合金鑄錠，然后再經(jīng)開坯、β單相區(qū)鍛造、α＋β兩相區(qū)鍛造后獲得φ250mm的棒材，棒材在兩相區(qū)的變形量控制在60%以上。然后分別對棒材按如下2個方案進行處理。

其一：沿棒材橫向切取試樣，采用表1所示的工藝參數(shù)進行熱處理（固溶＋時效熱處理），以研究熱處理工藝對棒材組織和性能的影響。表1中，T1，T2，T3分別為固溶溫度，t1為固溶時間，t2為時效時間，T1＜T2＜T3。

表1 Ti55531合金棒材的熱處理工藝及其熱處理后的拉伸性能Tab.1 Heat treatment processes for Ti55531alloy bar and tensile properties of the alloy bar after heat treatment

其二：直接對棒材進行等溫鍛造（終鍛在兩相區(qū)，總變形量大于50%），鍛件外形呈餅環(huán)狀，外形尺寸為580mm；……