GB/T 37584-2019 钛及钛合金制件热处理

ICS25.200

J36

中华人民共和国国家标准

/—

GBT375842019

钛及钛合金制件热处理

Heattreatmentoftitaniumandtitaniumalloarts

yp

2019-06-04发布2019-10-01实施

国家市场监督管理总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—

GBT375842019

目次

前言…………………………Ⅰ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

3术语和定义………………2

4材料………………………2

5设备与工装………………4

6热处理工艺与过程控制…………………6

7生产操作与过程控制……………………11

8质量控制与检验…………………………15

9技术安全与节能环保……………………17

10人员资质………………18

()()………………

附录资料性附录最大等效圆值的计算方法

AER19

/—

GBT375842019

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

。。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任

本标准由全国热处理标准化技术委员会(/)提出并归口。

SACTC75

:、、、

本标准起草单位中国航发北京航空材料研究院北京机电研究所山东天瑞重工有限公司北京新

、。

立机械有限责任公司贵州航宇科技发展股份有限公司

:、、、、、、。

本标准主要起草人佟小军贺瑞军李俏孙枫李永胜孙晓哲谢撰业

Ⅰ

/—

GBT375842019

钛及钛合金制件热处理

1范围

()、、

本标准规定了钛及钛合金制件半成品及零件热处理的材料设备与工装热处理工艺与过程控

、、、。

制生产操作与过程控制质量控制与检验技术安全与节能环保和人员资质等要求

本标准适用于钛及钛合金制件的热处理。

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

/:

金属材料拉伸试验第部分室温试验方法

GBT228.11

/:

金属材料拉伸试验第部分高温试验方法

GBT228.22

/金属材料夏比摆锤冲击试验方法

GBT229

/金属材料弯曲试验方法

GBT232

/钛及钛合金牌号和化学成分

GBT3620.1

/金属材料平面应变断裂韧度试验方法

GBT4161KIC

/、

海绵钛钛及钛合金化学分析方法氢量的测定

GBT4698.15

/氩

GBT4842

/、

GBT4844纯氦高纯氦和超纯氦

:

机械电气安全机械电气设备第部分通用技术条件

GB5226.11

:

电热装置的安全第部分对电阻加热装置的特殊要求

GB5959.44

/钛及钛合金术语和金相图谱

GBT6611

/金属热处理工艺术语

GBT7232

/:

电热设备的试验方法第部分通用部分

GBT10066.11

/:

电热装置基本技术条件第部分通用部分

GBT10067.11

/:

电热装置基本技术条件第部分间接电阻炉

GBT10067.44

、

GB15735金属热处理生产过程安全卫生要求

/钛及钛合金表面污染层检测方法

GBT23603

/热处理工作场所空气中有害物质的限值

GBT27946

/热处理环境保护技术要求

GBT30822

/热处理温度测量

GBT30825

/热处理质量控制体系

GBT32541

/钛合金酸洗工艺及质量检验

HBZ344

/热处理常用淬火介质技术要求

JBT6955

/热处理用油基淬火介质

JBT13026

1

/—

GBT375842019

3术语和定义

/、/、/和/界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

GBT6611GBT7232GBT23603GBT30825

3.1

转变温度betatransformationtemerature

βp

β相开始向β+α两相发生固态相变转变的温度。

:,;

注对于一种钛合金一般依据其名义成分定义一个名义转变温度随着每批次钛合金的实际成分与名义成分的

β

,,

偏离实际转变温度与名义转变温度也会产生偏离故每批次钛合金的实际成分确定了该批次钛合金的实

ββ

际转变温度。

β

3.2

固溶处理solutiontreatment

()

在一定温度通常为转变温度以下15℃~40℃保温足够时间使可溶组分充分溶入固溶体的加

β

热处理。

:、。

注固溶的冷却方式通常为水冷油冷或空冷

3.3

β退火betaannealing

将钛合金加热到转变温度以上进行的退火处理。

β

:,。

注根据合金种类和使用目的不同处理也可用于钛合金的固溶处理

β

3.4

氢污染hdroencontamination

yg

制件在含氢环境中加热或化学加工及酸洗处理中吸氢的过程。

:,。

注氢在钛中的扩散是可逆的通常在左右的真空处理即可除氢

700℃

3.5

污染层contaminatedcase

α层

、、,,,

制件在含氧氮碳的气氛中加热当表面温度达到一定范围时这些元素会扩散渗入产品表面从

,、。

而产生由于稳定剂引起的污染形成富集氧氮和碳的硬而脆的表层

α

4材料

4.1常用钛及钛合金牌号及热处理

4.1.1常用合金类型及牌号

。,

4.1.1.1钛及钛合金可以根据不同目的按不同原则分类通常按不同退火组织形态分类则可将钛合

、、。/

金分为合金合金合金等几种类型中常用钛及钛合金材料类型和牌号及名义

αα-GBT3620.1

ββ

成分见表1。

2

/—

GBT375842019

表1常用钛及钛合金牌号及名义成分

名称牌号名义成分

TAl

TA2工业纯钛

TA3

TA7Ti-5Al-2.5Sn

TA11Ti-8Al-1Mo-1V

α钛合金TA15Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V

TA18Ti-3Al-2.5V

TA19Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo

TA21Ti-1Al-1Mn

TC1Ti-2Al-1.5Mn

TC2Ti-3Al-1.5Mn

、

TC4ZTC4Ti-6Al-4V

TC6Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.3Si-0.5Fe

TC10Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Cu-0.5Fe

TC11Ti-6.5Al-3.3Mo-1.5Zr-0.25Si

TC16Ti-3Al-5Mo-4.5V

α-钛合金TC17Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr

β

TC18Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe

TC19Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo

TC21Ti-6Al-2Mo-1.5Cr-2Sn-2Zr-2Nb

ZTC3Ti-5Al-2Sn-0.25Si

ZTC5Ti-5.5Al-3.0Mo-1.5V-1Fe-1Cu-1.5Sn-3.5Zr

TB2Ti-3Al-5V-5Mo-8Cr

TB3Ti-10Mo-8V-1Fe-3Al

β钛合金

TB5Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al

TB6Ti-10V-2Fe-3Al

,。

4.1.1.2钛及钛合金材料应符合相应的材料标准或规范规定规格应满足制件需要或客户要求

4.1.2钛合金的热处理

4.1.2.1钛合金热处理通常可分为非强化热处理和强化热处理。α型钛合金的热处理一般为非强化热

处理,型钛合金和型钛合金的热处理一般为强化热处理。

α-

ββ

(、),

4.1.2.2钛合金的非强化热处理通常采用退火包括普通退火双重退火和等温退火等强化热处理通

。、、、

常采用固溶时效处理当需要消除或减少钛合金制件在铸造冷热变形焊接机械加工时产生的残

+

,;(、

余应力时应采用非强化热处理当需要获得设计的综合性能或某种特殊性能如断裂韧性疲劳性能或

3

/—

GBT375842019

),。

热强性能等时应采用强化热处理

4.1.2.3β型钛合金制件和其他经过固溶处理但未经时效处理的制件不应进行退火和去应力退火。

4.2常用工艺材料

4.2.1热处理用气体

。、

4.2.1.1钛及钛合金制件热处理用气体一般为空气和惰性气体惰性气体通常为高纯氩高纯氦或两

,//。

者的混合气高纯氩和高纯氦应分别符合和的规定也可以采用其他符合工

GBT4842GBT4844

艺要求的惰性气体。

,。

4.2.1.2当采用工艺文件规定的其他气体时其技术指标应满足工艺文件要求

4.2.2冷却介质

,/;/。

4.2.2.1冷却介质为油时应符合JBT13026的规定介质为水或水溶液时应符合JBT6955的要求

。

4.2.2.2冷却介质的使用温度应不高于产品规定的温度范围油冷时油的起始温度应控制在15℃~

,。

70℃范围冷却过程中油温最高应在淬火油开口闪点以下80℃范围

,。

4.2.2.3采用水或水溶液冷却时介质起始温度应不高于40℃

5设备与工装

5.1设备

5.1.1加热设备

5.1.1.1通用要求

、。

5.1.1.1.1钛及钛合金制件可以用空气炉惰性气体保护炉或真空炉等进行热处理不应使用盐浴炉

和流态床炉。

/。

5.1.1.1.2用于各类钛合金制件热处理的加热炉内均不应含有对制件产生不良影响的材料和或介质

设备的加热特性应满足制件热处理工艺和工艺规范要求。

,

5.1.1.1.3当处理的制件有炉内冷却速率要求时设备应具有适应工艺要求的冷速控制功能和控制装

,。

置且冷速应满足工艺文件或客户要求

、、、,

5.1.1.1.4应保证氢氧氮碳对制件的污染程度最低并保证热处理后的制件满足相应技术文件的

要求。

、、

5.1.1.1.5热处理炉设备的分类温度均匀性检验系统准确度校验和炉温控制与记录应符合

/。/。

的规定仪表配置类型应不低于规定的型配置

GBT32541GBT32541D

、,/

用于制件退火固溶处理的加热设备其温度均匀性应不低于中类炉的规

5.1.1.1.6GBT32541Ⅲ

,,/。

定用于制件时效的加热设备其温度均匀性应不低于中类炉的规定工艺文件另有规

GBT32541Ⅱ

,。

定的按工艺文件规定执行

5.1.1.1.7各类加热设备均应具有相应的炉温均匀性测量和系统准确度校验用温度传感器插入孔或连

()。、

接结构或馈入装置温度控制的液体槽除外插入孔连接结构及馈入装置不应对设备的加热保温性

能和密封性能产生不良影响。

,

5.1.1.1.8制件加热后冷却用的真空油淬炉和具有自动淬火功能的其他热处理炉其淬火转移时间应

保证满足工艺文件要求。

4

/—

GBT375842019

5.1.1.2空气电阻炉

5.1.1.2.1空气电阻炉可用于所有类型钛合金半成品件的加热。

,。

5.1.1.2.2空气电阻炉应有良好的密封性和保温性能满足均匀加热的要求用于低于650℃时效处

理的炉子应配置炉气循环风扇。

5.1.1.3惰性气体保护炉

,。

5.1.1.3.1惰性气体炉内的惰性气体应循环流动且通畅以使整炉钛合金制件的所有表面获得保护

,。

5.1.1.3.2应保证惰性气体的循环合理不对炉子的温度均匀性产生不良影响

5.1.1.4真空炉

-3

,,

5.1.1.4.1钛合金件在真空炉中进行加热时真空炉的极限真空压强应不大于6.7×10Pa冷态压升

率应不大于/。

0.67Pah

,,

5.1.1.4.2真空炉加热室应具备回充保护气体的功能并应配备炉气压力测量及显示仪表对回充气体

;;,、

的压力进行监测还应配备露点仪对回充气体的露点进行监测必要时应配备炉气压力自动测量控制

和记录系统。

5.1.1.4.3真空高压气淬炉的气淬冷却能力应满足制件的工艺要求。

5.1.2冷却设备

5.1.2.1淬火槽

5.1.2.1.1淬火槽的容积应能保证制件在连续生产条件下具备足够的冷却能力和制件在槽中移动的需

,。,(

要并应保证制件淬火或时效后达到规定的性能要求必要时淬火槽可带机械搅拌等装置不得采用

压缩气体搅拌)。

,;

5.1.2.1.2对于具有气淬功能的真空炉其淬火冷却能力应满足工艺要求对于具有水淬功能的真空

,。

炉水冷淬火槽不应对加热室以及设备的真空度产生不良影响

,。

5.1.2.1.3对淬火槽液温度有要求时应配备分辨力不低于3℃的测温仪表淬火槽应配置槽液冷却

,,。

装置有要求时应配备加热控温装置

5.1.2.2缓冷箱

/(,,)。

缓冷箱用于要求在空气中慢冷缓冷即比自然炉冷快但比空冷慢以下均同的制件冷却为满

,。

足制件的缓冷要求缓冷箱内一般放置铁砂或石英砂或符合工艺要求的其他材料

5.1.2.3其他冷却设备或系统

、。

采用连续式炉进行固溶处理的薄板厚板和带材制件冷却时可采用喷雾或流体淬火冷却系统该

系统应在制件出炉时以一定的流速将雾状或液态的淬火剂均匀地喷在制件的所有表面并使之保持一段

,。

时间以保证制件固溶或时效处理后能达到规定的性能要求

5.1.3清理和清洗设备

。,

5.1.3.1制件和工装夹具的清洗和清理应采用专用设备有温度要求的清洗设备应配备分辨力不低

于3℃的测温仪表。

5

/—

GBT375842019

、;

5.1.3.2清洗和清理制件及工装夹具应采用符合制件清洗质量要求的设备喷砂和喷丸设备选用的清

、。。

洗剂砂和丸不应对制件和设备产生有害影响设备应具备抽风和排污处理装置

、

5.2料框料架和工装夹具

、(:、、

5.2.1制件热处理用的料筐料架和工装夹具等应由耐高温材料如钛合金镍基高温合金不锈钢或

),,。

陶瓷材料制成且均不得与所承载的钛合金制件发生反应也不应对热处理设备产生不良影响不应

。

使用带有封闭腔体的管材制作工装夹具如果加热过程中金属的工装夹具与钛合金制件接触可能发生

,。

不良反应时应使用陶瓷元件隔离

、,

5.2.2制件热处理用的料筐料架和工装夹具应保证加热及冷却介质的循环通畅并应能控制或减少

制件在加热和冷却过程中的畸变。

6热处理工艺与过程控制

6.1热处理工艺

6.1.1退火热处理

6.1.1.1退火

(、、)。