GWDL高溫真（zhēn）空氣氛爐加熱/冷卻方式對鈦合金熱處理（lǐ）強化的影響和工藝：

国产福利在线（xīng）鈦合金（jīn）熱處理強化工藝如圖3所示。鈦合金固溶處理溫度越高，經時效後彌散強化效果越明（míng）顯，但是如果溫度高（gāo）於β轉變溫度（即相（xiàng）變點（diǎn））淬火，因α相消失（shī），β相晶界移動加快（kuài），會引起晶粒（lì）過（guò）分粗大而導致脆性。實際（jì）證明，固溶處理溫度一般低於(α+β)/β相變點30 ℃～110 ℃合理選擇，對於合金元素（sù）較低的α+β型鈦合金選用較高溫度淬火，以便得到更多的馬氏體相。合金元素較高的α+β型鈦合金選用較低溫度（dù）淬火，以便（biàn）得到較多的亞穩β相，經時效後強化（huà）效果更明顯。此外，保溫時間延（yán）長對鈦合金組織影響不敏感。

圖3鈦合金熱（rè）處理工藝示意圖

1-加熱; 2-保溫; 3-水冷; 4-時效

2.2  真空加熱環境對鈦合金（jīn）熱（rè）處理的影響

Ti是一種化學活（huó）性（xìng）很高的（de）金屬，在高溫下Ti很容易與C、N、O、H等發生強烈反應，並對鈦合金材料本身性（xìng）能帶來不利影響，例如鈦合金與O反（fǎn）應使材料表麵形成富氧（yǎng）層，使之性（xìng）能下（xià）降（jiàng）；鈦（tài）合金加（jiā）熱時容易吸H，引起氫脆。

真空狀態下加熱是最理想的“氣氛”，見表1。

表1 真空度和相對雜（zá）質含量及露（lù）點

表1數據說明，真空狀態下加熱實質上是在非常稀薄的氣氛下加熱，當熱場真空達到10-3 Pa時，可以實現鈦合金的光亮處理。

本文所論述的真空水淬爐采用無碳元素的金屬屏熱（rè）場，輔以高真空加熱友好（hǎo）環境，爐膽（dǎn）的加熱元件為鉬鑭合金（jīn）帶，隔熱屏是由鉬屏+不鏽（xiù）鋼屏組成複（fù）合隔熱屏，對鈦合金而言（yán）是一（yī）個（gè）清潔的加熱（rè）場；真空係統配置了三級泵組，即：機械（xiè）泵（bèng）+羅茨泵+擴（kuò）散泵，可以得到相當雜質含量≤0.01 ppm的氣氛加熱環境，為鈦（tài）合金光亮、無氧化熱處理強化提供安全（quán）保障。

2.3  熱場爐溫均勻性對鈦合金熱處理的（de）影響

鈦合（hé）金導熱性差，導熱係數隻有鐵的1/5，如果熱場爐溫均（jun1）勻性不夠，很容易造成零（líng）件局部（bù）溫度過（guò）高，致使局部過熱，超（chāo）過β轉變點形成魏氏組織。

高溫立式真（zhēn）空水淬爐選用950℃進（jìn）行（háng）爐（lú）溫均（jun1）勻性測試，9點（diǎn）測溫（wēn），設備（bèi）熱場測試結果見（jiàn）圖4。国产福利在线GWDL高溫立（lì）式真空水淬爐（lú）熱場有效區內爐溫均勻性達到了≤±3 ℃。

圖4 高溫立（lì）式真空水淬（cuì）爐爐溫（wēn）均勻性測試示意圖

2.4  冷卻介質對鈦合金固溶過程的影（yǐng）響

真空熱處理技術是根據組織性能要求和構件材料（liào）的相變規律，選擇適合的冷卻介質，使得真空加熱的材料和構件在真（zhēn）空環境下（xià）按照要（yào）求（qiú）的冷卻速（sù）度（dù）冷卻至（zhì）出爐溫度。真空熱處理常用冷卻介質包括：真空淬火油、非含氧氣體以及水，選擇不同的（de）冷卻介質具有不同的冷卻速率，如圖5所示。

真空油淬冷卻利用的（de）冷卻（què）介質為真空淬火油，該技術可以替代鹽浴、氣氛保護熱處理，在獲得理想（xiǎng）的心部組織和力學性能的同時，保證表麵的光潔，特別適用於（yú）中、高（gāo）合金鋼的淬火。目前，真空（kōng）油（yóu）淬技術在我國熱（rè）處理行業應用廣泛，通過長（zhǎng）期的設備、工藝（yì）、淬火油品質（zhì）的改進，真空油淬技術較為成熟。但是，由於其冷卻速率較（jiào）慢（低於水（shuǐ）淬），在鈦合金熱處理過程（chéng）中如果控製不得當，容易形成（chéng）脆性ω相；另一方麵，鈦（tài）合金工件高溫加熱入油後，在工件表麵（miàn）與油蒸汽接觸反應瞬間（jiān）形成增碳，不利於鈦合金性能的提高，因此不太適用於鈦合金的真空熱處（chù）理。

真空氣淬（cuì）冷卻（què）利用的非含氧型氣體（tǐ）作為冷卻介質，其特點是在一定範圍內，隨著（zhe）爐內氣體壓力的提（tí）高，冷卻速度可以隨之提高。真（zhēn）空氣淬常用（yòng）的冷卻氣體是：N2、H2、He和Ar，它們（men）的導熱能力有很大差別，H2的冷卻能力最強，He次之，N2第（dì）三，Ar最次。使用40bar H2超高壓氣淬，其冷卻速度可（kě）以（yǐ）接近水淬速度，但H2使用較為危險，同時鈦（tài）合金高（gāo）溫時容（róng）易吸H，引起氫脆，因此不能作為鈦（tài）合（hé）金真空熱處理的冷卻介質；使用20bar He超高壓氣淬，其冷卻（què）速率介（jiè）於油和水之間，可以取代真空油淬，但He和Ar價格太高，淬火（huǒ）後還需考慮回收，熱處理成本（běn）過高而不能作為鈦合金真空熱處理的主（zhǔ）要冷卻介質；N2廉價、安全，但是冷卻能力較差，且（qiě）高溫下與Ti發（fā）生強烈反應（yīng），降低鈦合金材料性能。該技術也不適用於鈦合金固溶強化處（chù）理。

真空水淬技術用水（shuǐ）作為淬火介質，特別適用於鈦合金工件的固溶處理。真空水淬的工件在真空（kōng）條件下完成無氧化加熱（rè）之後，迅速轉移至淬火水槽，得到（dào）所（suǒ）需的（de）固溶組（zǔ）織。目前國際上發達國家正在研究鈦（tài）合金真空水淬的新工藝與新裝備，試（shì）圖降低鈦合（hé）金真空熱處理生產成本，改善性能，提高產品質量。

中國某公（gōng）司使（shǐ）用型號国产福利在线GWDL高溫立式真空水淬爐對鈦合金材（cái）料Ti-6Al-2Zr-2Sn-1Cr-2Nb做了不同介質（zhì）的冷卻實驗，結果如圖（tú）6所示。

圖（tú）6 鈦合金固（gù）溶處理金相照片(a) 水冷; (b) 油冷; (c)空冷

綜上所（suǒ）述，選（xuǎn）擇不同的冷卻介質對鈦合金固（gù）溶處（chù）理的（de）組織結（jié）構影響較大，隻有淬火介質（zhì）選擇（zé）水，快速冷卻才會得到理想的馬氏體相變，淬火冷卻速度決定固溶（róng）質量，對鈦合金彌散強化起至關重要的作用。