第五章 钛与钛合金热处理.ppt

5.1 钛及钛合金 5.2 钛合金的相变 5.3 钛合金的热处理 5.4 钛合金的组织及其性能 5.5 常用钛合金的热处理制度 ;钛及钛合金的优点： 密度小、比强度高、耐热性较铝高、良好的耐蚀性 钛及钛合金的缺点： 导热性差、耐磨性差、弹性模量低、化学活性高 钛资源在地壳中的含量 （1）Al 7.45% （2） Fe 4.20% （3）Mg 2.35% （4）Ti 0.61%;囊兼暂操早亩泞绵缝祟钨诱倘埋庶彼脏烟倚蹄脊势衷每偶砒奏削社毙返狰第五章 钛与钛合金热处理第五章 钛与钛合金热处理;苔俭发朽贷孟障钳债矫联麓喻血鲁奴煎琐冠敌麦眩讣赚扼牵幼泌仟赘蜂扶第五章 钛与钛合金热处理第五章 钛与钛合金热处理;纯钛的化学及物理性能： 化学活性大 钛易吸氢引起氢脆 耐蚀性强（空气中、水中、硝酸中） 钛的主要几个物理性能与铝、铁的比较 ;钛的力学性能 钛的力学性能主要取决于钛的成分、组织以及对其所进行的加工和热处理工艺等。 ;钛的力学性能 ;钛的力学性能 ;钛的力学性能 ;工业纯钛的牌号、性能 按杂质含量的不同，工业纯钛分为三个等级，TA表示α型钛合金的代号，数字表示合金的序号，序号越大，钛的纯度越低。 随着杂质含量的增加，钛的强度升高，塑性下降。;纯钛虽然其塑性和韧性很好，但强度较低，影响了应用范围。加入适当的合金元素后，可以明显地改善其组织和性能，满足工程上的性能和要求。 5.1.2.1 钛与其他元素之间的作用 钛与其他合金元素之间的作用，取决于原子的电子层结构、原子半径、晶格类型等诸因素。 ;嘲莱接只毒用积服谍潞真并饮飞跳狞祖汕束伏秧硬僵贵率唆匈览磁矫疽聘第五章 钛与钛合金热处理第五章 钛与钛合金热处理;周期表中各元素按与钛作用性质可纳如下：①在周期表上与钛同族的元素锆和铪具有与钛相同的外层电子结构和晶格类型，原子半径也相近，故它们与α和β钛均能无限互溶，形成连续固溶体；②在周期表上靠近钛的元素，如钒、钼、铌、钽等与β钛具有相同的晶格类型，能与β钛无限互溶，在α钛中有限溶解；③在外层电子结构、晶体类型和原子尺寸上都与Ti有较大的差异，如锰、铁、钴、镍等元素与钛只能形成有限的固溶体，超过溶解极限则形成化合物。;5.1.2 钛的合金化;5.1.2 钛的合金化;5.1.2.3 常见合金元素的作用 工业钛合金中常用的合金元素有：铝、锆、锡、钒、钼、锰、铬、铁、铜、硅等。 铝主要起固溶强化作用，每增加1％Al，可使室温抗拉强度增加50MPa。铝在钛中的极限溶解度为7.5％,一般加铝量不超过7％。 锡和锆为常用的中性元素，在α钛和β钛中均有较大的溶解度，常和其他元素同时加入，有补充强化作用，对塑性的不利影响比铝小，使合金具有良好的压力加工性能和焊接性能。 ;钒和钼是β稳定元素中应用最广的两种元素，对β相起固溶强化作用，降低相变点，增加合金的淬透性，从而强化热处理强化效果。 锰、铁、铬等元素强化效果高，稳定β的能力强，比钨、钼、铌轻，故应用较广。 硅的共析转变温度较高（860℃），加硅可改善合金的耐热性能。加入少量的硼可以细化宏观组织。稀土元素可显著地提高合金的瞬时强度和蠕变强度。;5.1.2.4工业钛合金的分类和编号 根据钛合金退火（空冷）后的组织特点，钛合金可分为α、近α 、 （α＋β）和β四类。 因这四类的形成与钛合金中所含β稳定元素的数量有关，所以必须明确在各类中的β稳定系数值。;（1）α钛合金 此合金是指其退火组织以α钛为基体的单相固溶体的合金。我国α钛合金的牌号为TA后加一个代表合金序号的数字，如TA1、TA2、TA3等。 （2）近α钛合金 这类合金主要靠α稳定元素固溶强化，另加少量β稳定元素，以使退火组织中有少量β相。;（3）α＋β钛合金 这种合金是指其退火组织为α＋β相的钛合金，也称为两相钛合金。我国这类合金的牌号为TC，后跟合金序号，如TC4、TC5、TC6等。 （4）钛合金 此类合金含β稳定元素较多。我国这类合金的牌号为TB，后跟合金序号，如TB1、TB2等。;5.2.1 同素异构转变 5.2.2 β相转变 （1）β相在快冷过程中的转变 1）马氏体相变 2）ω相变 3）淬火钛合金的亚稳定相图 （2）β相在慢冷过程中的转变 （3）β相共析反应和等温转变 5.2.3 时效过程亚稳相的分解 （1）六方马氏体α′的分解 （2）斜方马氏体α〞的分解 （3）ω相的分解 （4）亚稳定βm相的分解;5.2.1 同素异构相变;5.2.2.1 β相在快冷过程中的转变 当钛合金自高温快速冷却（淬火）时，根据合金成分的不同， β相可以转变为马氏体、ω相或过冷β等亚稳定相。 （1）形成马氏体 定义：α稳定元素过饱和的固溶体为钛合金的马氏体。 类型： β稳定元