钛合金的热处理

钛合金以其优异的室温、高温机械性能、优异的耐腐蚀性和高强度受到人们的青睐，已成为航空、航天等工业领域的重要结构材料。钛合金根据其退火状态[i]的组织分为α钛合金、β钛合金和α β目前，这三种材料用于钛合金的许多新型号。

钛合金进行强化热处理，可显著提高合金强度，获得高强度、良好塑性的综合性能。那么，钛合金遇到热处理时需要遵循哪些原则呢？

钛合金热处理主要起调组织作用

钛合金的组织由热变形决定，热处理只起调节作用。例如，热处理只能调节热变形α相和β过热产生的片状组织不能通过热处理改变为双态组织[ii]。

钛合金的强化热处理受合金组成的限制

多数近α型和稳定β型钛合金(除Ti-2Cu热处理不能强化，只有少数外)α β热处理强化型钛合金。

严格控制加热温度和时间

钛合金在β当转换温度高于加热时，晶粒[iii]快速成长；在随后的冷却中，α首先在晶界上形核[iv]长大，在晶粒内生长。在β区热处理后得到的β晶粒尺寸大，一般肉眼可见。而且钛合金的粗晶不能通过热处理去除[v]组织必须依靠锻造变形来改变。因此，在锻造前加热或β加热温度和时间应严格控制，防止晶粒过度生长。

防止脆化层的产生

钛合金在高温下容易与氧、氮结合，在表面形成富氧脆化层。因此，锻件一般应在微氧化气氛中进行热处理；对于一些不再加工的锻件，如发动机精细锻造叶片，一般应采用真空热处理，以避免表面氧化。

控制吸氢

钛合金在高温下容易吸收氢气。因此，钛合金锻造前的加热或热处理应尽量使用电炉；如果必须使用油炉或燃气炉，炉气应略有氧化[vi]。一些重要部件，特别是薄壁锻件，在化学铣削中[vii]严格控制温度和时间，防止过度吸氢。

注意控制加热和冷却速度

钛合金热导率低。热处理后冷却时，锻件薄截面冷却速度快于厚截面，导致显微组织不均匀；在某些情况下，钛合金锻件在加热冷却过程中可能会产生过高的残余应力，导致工件翘曲变形。锻造前加热塑性差的钛合金锭时，由于内部热应力过大，锭断裂。因此，建议采用分段加热的方法，尽量减少锭或坯料内部的热应力[viii]。[1]

综上所述，正确合理地使用钛合金热处理工艺对预防钛合金零件失效具有重要意义。