鈦合金加熱的第一個特點是,與銅、鋁、鐵和鎳相比,鈦的導(dǎo)熱率低,加熱的主要困難是:采用表面加熱方法時,加熱時間相當(dāng)長。大型坯料加熱時,截面溫差大。與銅、鐵、鎳基合金的導(dǎo)熱率隨著溫度的提高而下降不同,鈦合金的導(dǎo)熱率是隨著溫度的提高而增加。
鈦合金加熱的第二個特點是,當(dāng)提高溫度時它們會與空氣發(fā)生強烈的反應(yīng)。當(dāng)在650℃以上加熱時,鈦與氧強烈反應(yīng),而在700℃以上時,則與氮也發(fā)生反應(yīng),同時形成被這兩種氣體所飽和的較深表面層。例如,當(dāng)采用表面加熱方式把直徑350mm的鈦坯料加熱到1100~1150時,就需要在鈦與氣體強烈反應(yīng)的溫度范圍中保溫3~4h以上,則可能形成厚度1mm以上的吸氣層。這種吸氣層會惡化合金的變形性能。
在具有還原性氣氛的油爐中加熱時,吸氫特別強烈,氫能在加熱過程中擴散到合金內(nèi)部,降低合金的塑性。當(dāng)在具有氧化性氣氛的油爐中加熱時,鈦合金的吸氫過程顯著減慢;在普通的箱式電爐中加熱時,吸氫更慢。
由此可知,鈦合金毛坯應(yīng)在電爐中加熱。當(dāng)不得不采用火焰加熱時,應(yīng)使爐內(nèi)氣氛呈微氧化性,以免引起氫脆。無論在哪類爐子中加熱,鈦合金都不應(yīng)與耐火材料發(fā)生作用,爐底上應(yīng)墊放不銹鋼板。不可采用含鎳量超過50%的耐熱合金板,以免坯料焊在板上。
為了使鍛件和模鍛件獲得均勻的細晶組織和高的力學(xué)性能,加熱時,必須保證毛坯在高溫下的停留時間最短。因此,為解決加熱過程中鈦合金的導(dǎo)熱率低和高溫下吸氣嚴重的問題,通常采用分段加熱。在第一階段,把坯料緩慢加熱到650~700℃,然后快速加熱到所要求的溫度。因為鈦在700℃以下吸氣較少,分段加熱氧在金屬中總的滲透效果比一般加熱時小得多。
采用分段加熱可以縮短坯料在高溫下的停留時間。雖然鈦在低溫時導(dǎo)熱系數(shù)低,但在高溫時導(dǎo)熱系數(shù)與鋼相近,因此,鈦加熱到700℃后,可比鋼更快地加熱到高溫。
對于要求表面質(zhì)量較高的精密鍛件,或余量較小的重要鍛件(如壓氣機葉片、盤等),坯料最好在保護氣氛中加熱(氬氣或氦氣),但這樣投資大,成本高,且出爐后仍有被空氣污染的危險,因此生產(chǎn)中常采用涂玻璃潤滑劑保護涂層,然后在普通箱式電阻爐中加熱。玻璃潤滑劑不僅可避免坯料表面形成氧化皮,還可減少α層厚度,并能在變形過程中起潤滑作用。
工作時若短時間中斷,應(yīng)將裝有坯料的爐子的溫度降至850℃,待繼續(xù)工作時,以爐子功率可能的速度將爐溫重新升至始鍛溫度。當(dāng)長時間中斷工作時,坯料應(yīng)出爐,并置于石棉板或干砂上冷卻。
