一种强度高的Ti75钛环的生产工艺

技术领域

本发明涉及有色金属生产工艺技术领域，具体为一种Ti75钛环的生产工艺。

背景技术

Ti75钛合金是我国自行设计研制的一种中强耐高温耐腐蚀抗氢脆Ti-Al-Mo-Zr系钛合金，Ti75合金强度、塑韧性、耐蚀性、加工性能等综合性能，能够应用于舰船中；Ti75钛合金是是优选的材料，由于舰船部件尺寸及重量较大，目前逐渐开始采用大规格钛合金坯料制备压力容器、耐压壳体、环类及轴类等部件，但现有的Ti75钛环的生产工艺获得的Ti75钛环强度不够高，因此，急需解决这个问题。

发明内容

为了解决现有的Ti75钛环的生产工艺获得的Ti75钛环强度不够高，本发明提供一种强度高的Ti75钛环的生产工艺。

本发明通过以下技术方案实现的：

本发明具体提供一种强度高的Ti75钛环的生产工艺，包括以下步骤：

(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；

(2)检查：探伤，探冒口，检查表面无冶金缺陷；

(3)第一火，开坯锻造，使用4500T设备，在750-850℃预热1.8-2.2小时后升温至1110-1150℃，保温时间400-460min，升温过程中升温速率保持在10℃/min，完成两镦三拔后可回炉开坯，并进行空冷，修磨，根据成品规格按单重锯切成两类：1#单重≥390kg两件，2#单重≥330kg两件，并下料；

(4)第二火，使用2000T设备，970-1000℃下并保温215-245min，完成三镦三拔后锻造，倒棱，空冷，修磨；

(5)第三火，使用2000T设备，930-955℃下并保温215-245min，完成三镦三拔后可回炉锻至Φ400，倒棱，空冷，修磨；

(6)第四火，使用2000T设备，900-928℃下并保温215-245min，之后进行：1#完成一镦一拔后整形至Φ480×440，冲孔；2#完成一镦一拔后整形至Φ440×420，冲孔；

(7)第五火，使用2000T设备，整体回炉补温到890-910℃后扩孔至Φ300，浸润滑剂后进行芯轴预拔长，加热时间为20-40min，空冷，修磨；

(8)第六火，使用2000T设备，在860-895℃下，进行芯轴拔长并马架扩孔，出成品，并进行空冷；

(9)第七火，在700-740℃下保温15-25min，去应力退火，然后空冷至室温。

优选的第一火，开坯锻造，使用4500T设备，在780-830℃预热1.9-2.1小时后升温至1120-1140℃，保温时间415-445min，升温过程中升温速率保持在10℃/min，完成两镦三拔后可回炉开坯，并进行空冷，修磨，根据成品规格按单重锯切成两类：1#单重≥390kg两件，2#单重≥330kg两件，并下料，本发明中采用在800℃预热2小时后升温至1130℃，保温时间440min。

优选的，第二火，使用2000T设备，980-990℃下并保温220-240min，完成三镦三拔后锻造，倒棱，空冷，修磨，本发明中采用985℃下并保温230min。

优选的，第三火，使用2000T设备，935-950℃下并保温220-240min，完成三镦三拔后可回炉锻至Φ400，倒棱，空冷，修磨，本发明中采用940℃下并保温230min。

优选的，第四火，使用2000T设备，910-925℃下并保温220-240min，之后进行：1#完成一镦一拔后整形至Φ480×440，冲孔；2#完成一镦一拔后整形至Φ440×420，冲孔，本发明中采用920℃下并保温230min。

优选的，第五火，使用2000T设备，整体回炉补温到895-905℃后扩孔至Φ300，浸润滑剂后进行芯轴预拔长，加热时间为25-35min，空冷，修磨，本发明中采用整体回炉补温到900℃后扩孔至Φ300，浸润滑剂后进行芯轴预拔长，加热时间为30min。

优选的，第六火，使用2000T设备，在870-890℃下，进行芯轴拔长并马架扩孔，出成品，并进行空冷，本发明中采用880℃。

优选的，第七火，在710-730℃下保温18-23min，去应力退火，然后空冷至室温，本发明中采用680℃下保温20min。

优选的，开坯锻造来料选用Φ780锭型1500KG。

优选的，钛锭实测计算相变点为945℃-950℃，后续锻造工艺温度参考该相变点制定。

优选的，修磨为表面100％打磨，深坑缺陷平滑过渡。

优选的，Ti75钛环的化学成分按重量比例为：Ti为主要成分，Al含量为4.0-4.5％，Mo含量为1.5-2.2％，Zr含量为1.2-2.3％，Fe含量为0.18-0.22％，Si含量为0.16-0.19％，C含量为0.12-0.15％，N含量为0.06-0.08％，O含量为0.12-0.18％，H含量为0.018-0.023％。

通过实施本发明的技术方案，可以达到以下有益效果:

1、采用本发明提供的Ti75钛环的生产工艺获得的Ti75钛环的抗拉强度、屈服强度、延伸率、收缩率、冲击强度和硬度均优于现有Ti75钛环，具有高强度的优点。

具体实施方式

下面，举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。

本发明中所采用的设备和仪器均为本领域常见的设备，但不限制本发明的实施，其他本领域熟知的一些试剂和设备都可适用于本发明以下实施方式的实施。

实施例一：

一种强度高的Ti75钛环的生产工艺，包括以下步骤：

(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；

(2)检查：探伤，探冒口，检查表面无冶金缺陷；

(3)第一火，开坯锻造，使用4500T设备，在750℃预热1.8小时后升温至1110℃，保温时间400min，升温过程中升温速率保持在10℃/min，完成两镦三拔后可回炉开坯，并进行空冷，修磨，根据成品规格按单重锯切成两类：1#单重≥390kg两件，2#单重≥330kg两件，并下料；

(4)第二火，使用2000T设备，970℃下并保温215min，完成三镦三拔后锻造，倒棱，空冷，修磨；

(5)第三火，使用2000T设备，930℃下并保温215min，完成三镦三拔后可回炉锻至Φ400，倒棱，空冷，修磨；

(6)第四火，使用2000T设备，900℃下并保温215min，之后进行：1#完成一镦一拔后整形至Φ480×440，冲孔；2#完成一镦一拔后整形至Φ440×420，冲孔；

(7)第五火，使用2000T设备，整体回炉补温到890℃后扩孔至Φ300，浸润滑剂后进行芯轴预拔长，加热时间为20min，空冷，修磨；

(8)第六火，使用2000T设备，在860℃下，进行芯轴拔长并马架扩孔，出成品，并进行空冷；

(9)第七火，在700℃下保温15min，去应力退火，然后空冷至室温。

实施例二：

一种强度高的Ti75钛环的生产工艺，包括以下步骤：

(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；

(2)检查：探伤，探冒口，检查表面无冶金缺陷；

(3)第一火，开坯锻造，使用4500T设备，在780℃预热1.9小时后升温至1120℃，保温时间415min，升温过程中升温速率保持在10℃/min，完成两镦三拔后可回炉开坯，并进行空冷，修磨，根据成品规格按单重锯切成两类：1#单重≥390kg两件，2#单重≥330kg两件，并下料；

(4)第二火，使用2000T设备，980℃下并保温220min，完成三镦三拔后锻造，倒棱，空冷，修磨；

(5)第三火，使用2000T设备，935℃下并保温220min，完成三镦三拔后可回炉锻至Φ400，倒棱，空冷，修磨；

(6)第四火，使用2000T设备，910℃下并保温220min，之后进行：1#完成一镦一拔后整形至Φ480×440，冲孔；2#完成一镦一拔后整形至Φ440×420，冲孔；

(7)第五火，使用2000T设备，整体回炉补温到895℃后扩孔至Φ300，浸润滑剂后进行芯轴预拔长，加热时间为25min，空冷，修磨；

(8)第六火，使用2000T设备，在870℃下，进行芯轴拔长并马架扩孔，出成品，并进行空冷；

(9)第七火，在710-730℃下保温18min，去应力退火，然后空冷至室温。

实施例三：

一种强度高的Ti75钛环的生产工艺，包括以下步骤：

(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；

(2)检查：探伤，探冒口，检查表面无冶金缺陷；

(3)第一火，开坯锻造，使用4500T设备，在800℃预热2小时后升温至1130℃，保温时间440min，升温过程中升温速率保持在10℃/min，完成两镦三拔后可回炉开坯，并进行空冷，修磨，根据成品规格按单重锯切成两类：1#单重≥390kg两件，2#单重≥330kg两件，并下料；

(4)第二火，使用2000T设备，985℃下并保温230min，完成三镦三拔后锻造，倒棱，空冷，修磨；

(5)第三火，使用2000T设备，940℃下并保温230min，完成三镦三拔后可回炉锻至Φ400，倒棱，空冷，修磨；

(6)第四火，使用2000T设备，920℃下并保温230min，之后进行：1#完成一镦一拔后整形至Φ480×440，冲孔；2#完成一镦一拔后整形至Φ440×420，冲孔；

(7)第五火，使用2000T设备，整体回炉补温到900℃后扩孔至Φ300，浸润滑剂后进行芯轴预拔长，加热时间为30min，空冷，修磨；

(8)第六火，使用2000T设备，在880℃下，进行芯轴拔长并马架扩孔，出成品，并进行空冷；

(9)第七火，在680℃下保温20min，去应力退火，然后空冷至室温。

实施例四：

一种强度高的Ti75钛环的生产工艺，包括以下步骤：

(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；

(2)检查：探伤，探冒口，检查表面无冶金缺陷；

(3)第一火，开坯锻造，使用4500T设备，在830℃预热2.1小时后升温至1140℃，保温时间445min，升温过程中升温速率保持在10℃/min，完成两镦三拔后可回炉开坯，并进行空冷，修磨，根据成品规格按单重锯切成两类：1#单重≥390kg两件，2#单重≥330kg两件，并下料；

(4)第二火，使用2000T设备，990℃下并保温240min，完成三镦三拔后锻造，倒棱，空冷，修磨；

(5)第三火，使用2000T设备，950℃下并保温240min，完成三镦三拔后可回炉锻至Φ400，倒棱，空冷，修磨；

(6)第四火，使用2000T设备，925℃下并保温240min，之后进行：1#完成一镦一拔后整形至Φ480×440，冲孔；2#完成一镦一拔后整形至Φ440×420，冲孔；

(7)第五火，使用2000T设备，整体回炉补温到905℃后扩孔至Φ300，浸润滑剂后进行芯轴预拔长，加热时间为35min，空冷，修磨；

(8)第六火，使用2000T设备，在890℃下，进行芯轴拔长并马架扩孔，出成品，并进行空冷；

(9)第七火，在730℃下保温23min，去应力退火，然后空冷至室温。

实施例五：

一种强度高的Ti75钛环的生产工艺，包括以下步骤：

(1)来料：对来料核对牌号规格，并使用电子秤称重；

(2)检查：探伤，探冒口，检查表面无冶金缺陷；

(3)第一火，开坯锻造，使用4500T设备，在850℃预热2.2小时后升温至1150℃，保温时间460min，升温过程中升温速率保持在10℃/min，完成两镦三拔后可回炉开坯，并进行空冷，修磨，根据成品规格按单重锯切成两类：1#单重≥390kg两件，2#单重≥330kg两件，并下料；

(4)第二火，使用2000T设备，1000℃下并保温245min，完成三镦三拔后锻造，倒棱，空冷，修磨；

(5)第三火，使用2000T设备，955℃下并保温245min，完成三镦三拔后可回炉锻至Φ400，倒棱，空冷，修磨；

(6)第四火，使用2000T设备，928℃下并保温245min，之后进行：1#完成一镦一拔后整形至Φ480×440，冲孔；2#完成一镦一拔后整形至Φ440×420，冲孔；

(7)第五火，使用2000T设备，整体回炉补温到910℃后扩孔至Φ300，浸润滑剂后进行芯轴预拔长，加热时间为40min，空冷，修磨；

(8)第六火，使用2000T设备，在895℃下，进行芯轴拔长并马架扩孔，出成品，并进行空冷；

(9)第七火，在740℃下保温25min，去应力退火，然后空冷至室温。

实施例六：

上述实施例一至实施例五提供的五个不同方案中开坯锻造来料选用Φ780锭型1500KG，且钛锭实测计算相变点为945℃-950℃，后续锻造工艺温度参考该相变点制定，且修磨为表面100％打磨，深坑缺陷平滑过渡。

实施例七：

上述实施例一至实施例五提供的五个不同方案中生产的Ti75钛环的化学成分按重量比例为：Ti为主要成分，Al含量为4.0-4.5％，Mo含量为1.5-2.2％，Zr含量为1.2-2.3％，Fe含量为0.18-0.22％，Si含量为0.16-0.19％，C含量为0.12-0.15％，N含量为0.06-0.08％，O含量为0.12-0.18％，H含量为0.018-0.023％。

实施例8：

将上述实施例一至实施例五提供的五个不同方案分别生产Ti75钛环：

取上述实验基础上生产的Ti75钛环常温物理性能检测结果见表1。

表1：Ti75钛环常温物理性能检测结果

由表1可知，经过本发明提供的的Ti75钛环的生产工艺，检测后，上述实施例一至实施例五获得的Ti75钛环的抗拉强度、屈服强度、延伸率、收缩率、冲击强度和硬度均优于现有Ti75钛环，其中，实施例三中获得的Ti75物理性能最佳，强度最高。

综上所述，本发明提供的技术方案，能够极大程度上提高稀土的纯度。