改善低氧TC4-LC及重熔TC4鈦合金性能的熱處理工藝

王紹灼， 孟 晗， 王 芬， 樊海衛， 李 燕， 唐 超

(中航鈦業有限公司， 山東 淄博 255000)

TC4鈦合金具有密度小、比強度高、耐蝕性好、抗疲勞等優點，尤其是其優異的耐酸堿鹽、耐海水腐蝕性能，使其在海洋石油工業中獲得越來越廣泛的應用[1-2]。我公司前期針對某石油管產品需求，設計并生產了一種低氧TC4-LC鈦合金φ125 mm棒材。由于客戶需求變更，導致近20 t庫存棒材積壓。該TC4-LC鈦合金氧含量僅0.08%～0.09%，Al、V含量也相對偏低，對該材料組織與性能的研究鮮有報道，使用領域也相對較窄。鑒于此，現擬對該低氧TC4-LC合金棒材進行不同熱處理試驗，再通過優化合金成分重熔、改鍛后，進行不同熱處理工藝對比試驗，對重熔TC4合金材料顯微組織和力學性能進行綜合分析，以期在一定范圍內改善該合金材料力學性能，并盡快將該批庫存棒材處理。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為低氧TC4-LC鈦合金φ125 mm鍛態棒材，重新下料改鍛以得到細小均勻等軸組織，金相法測得其相變點Tβ=965 ℃。為改善性能，通過優化合金成分，添加TiO2真空自耗重熔，提高氧含量，并通過鑄錠開坯和鐓拔鍛造，得到高氧TC4鈦合金φ150 mm棒材，金相法測得其相變點Tβ=1005 ℃。低氧TC4-LC及重熔TC4合金的化學成分見表1。

表1 低氧TC4-LC及重熔TC4合金的化學成分(質量分數，%)

1.2 試驗方法

取改鍛TC4-LC合金棒材和重熔TC4合金棒材理化料，分別進行如表2所示的退火、固溶、固溶+時效和β熱處理，然后采用NikonMA100光學顯微鏡觀察試樣顯微組織，采用CMT5205拉伸試驗機測定試樣室溫拉伸性能。

表2 低氧TC4-LC和重熔TC4鈦合金的熱處理工藝