钛合金的热处理
钛合金的热处理基本原理
钛合金的热处理基本原理钛合金的热处理基本引言钛合金是一种重要的结构材料，具有广泛的应用领域。
然而，由于其特殊的化学成分和晶体结构，钛合金的热处理相对复杂。
在本文中，我们将从浅入深地介绍钛合金的热处理基本原理。
1. 钛合金的结构与特点钛合金由钛和其他合金元素组成，具有较高的强度、优良的耐腐蚀性和低的密度。
然而，钛合金的晶体结构也使其具有一些局限性，例如易形成过热α相和热稳定β相的共存状态。
2. 热处理的基本概念热处理是通过加热和冷却来改变材料的结构和性能的方法。
对钛合金进行热处理可以改变其晶粒尺寸、相组成和晶体方向性，从而调控其力学性能和耐腐蚀性。
3. 热处理的常见方法钛合金的热处理常见方法包括退火、时效、固溶处理和淬火等。
这些方法可以单独应用，也可以组合使用，以便达到最佳的材料性能。
•退火退火是将钛合金加热至适当温度并经过一段时间保温后缓慢冷却的过程。
退火可以消除内部应力、改善材料的塑性和韧性，并提高晶体的等轴性。
•时效时效是在退火完成后，将钛合金再次加热至一定温度下保温一段时间，然后冷却的过程。
时效能够使钛合金中的析出相达到最优化的状态，进一步提高材料的强度和韧性。
•固溶处理固溶处理是将钛合金加热至固溶温度，并迅速冷却以保持固溶状态。
固溶处理可以改善合金的可加工性，但会降低强度和耐蚀性。
•淬火淬火是将钛合金迅速冷却至室温，以形成固溶相。
淬火可以使合金获得最高的强度和硬度，但可能导致脆性增加。
4. 热处理过程中的微观变化在钛合金的热处理过程中，晶体结构和相组成会发生微观变化。
热处理可以引起晶粒长大或细化、相转变或析出反应。
这些变化对材料的性能具有重要影响。
结论综上所述，钛合金的热处理是调控其性能的重要方法。
不同的热处理方法可以针对不同的应用需求选择。
熟悉钛合金的结构和特点，并理解热处理的基本原理，对于正确应用热处理技术具有重要意义。
参考文献[1] Gupta, , Aman, D., Kashyap, , & Patnaik, A. (2016). Heat treatment of titanium alloys - A review. Materials Science and Engineering: A, 654, .。
钛合金的相变及热处理
第4章钛合金的相变及热处理可以利用钛合金相变诱发的超塑性进行钛合金的固态焊接,接头强度接近基体强度;同素异晶转变1.高纯钛的β相变点为℃,对成分十分敏感;在℃发生同素异晶转变：α密排六方→β体心立方,α相与β相完全符合布拉格的取向关系;2.扫描电镜的取向成像附件技术Orientation-Imaging Microscopy , OIM3.α/β界面相是一种真实存在的相,不稳定,在受热情况下发生明显变化,严重影响合金的力学性能;4.纯钛的β→α转变的过程容易进行,相变是以扩散方式完成的,相变阻力和所需要的过冷度均很小;冷却速度大于每秒200℃时,以无扩散发生马氏体转变,试样表面出现浮凸,显微组织中出现针状α′;转变温度会随所含合金元素的性质和数量的不同而不同;5.钛和钛合金的同素异晶转变具有下列特点：（1）新相和母相存在严格的取向关系（2）由于β相中原子扩散系数大,钛合金的加热温度超过相变点后,β相长大倾向特别大,极易形成粗大晶粒;（3）钛及钛合金在β相区加热造成的粗大晶粒,不像铁那样,利用同素异晶转变进行重结晶使晶粒细化;钛及钛合金只有经过适当的形变再结晶消除粗晶组织;β相在冷却时的转变冷却速度在410℃/s以上时,只发生马氏体转变；冷速在410～20℃/s时,发生块状转变；冷却继续降低,将以扩散型转变为主;1.β相在快冷过程中的转变钛合金自高温快速冷却时,视合金成分不同,β相可以转变成马氏体α′或α"、ω或过冷β等亚稳定相;（1）马氏体相变①在快速冷却过程中,由于β相析出α相的过程来不及进行,但是β相的晶体结构,不易为冷却所抑制,仍然发生了改变;这种原始β相的成分未发生变化,但晶体结构发生了变化的过饱和固溶体是马氏体;②如果合金的溶度高,马氏体转变点M S降低至室温一下,β相将被冻结到室温,这种β相称过冷β相或残留β相;③若β相稳定元素含量少,转变阻力小,β相由体心立方晶格直接转变为密排六方晶格,这种具有六方晶格的过饱和固溶体称六方马氏体,以α′表示;④若β相稳定元素含量高,晶格转变阻力大,不能直接转变为六方晶格,只能转变为斜方晶格,这种具有斜方晶格的马氏体称斜方马氏体,以α′′表示;⑤马氏体相变是一个切变相变,在转变时,β相中的原子作集体的、有规律的进程迁移,迁移距离较大时形成六方α′相,迁移距离较小时形成斜方α′′相;⑥马氏体相变开始温度M S ；马氏体相变终了温度M f ;⑦钛合金中加入Al、Sn、Zr将扩大α相区,使β相变点升高；V、Mo、Mn、Fe、Cr、Cu、Si将缩小α相区扩大β相区,使β相变点降低;⑧β相中原子扩散系数很大,钛合金的加热温度一旦超过β相变点,β相将快速长大成粗晶组织,即β脆性,故钛合金淬火的加热温度一般均低于其β相变点;⑨β相稳定元素含量越高,相变过程中晶格改组的阻力就越大,因而转变所需的过冷度越大,M S、M f越低;⑩六方马氏体有两种组织形态;合金元素含量少时,M S 点高,形成块状组织,在电子显微镜下呈板条状马氏体；合金元素含量高时,M S点低,形成针状组织,在电子显微镜下呈针状马氏体;板条状马氏体内有密集的位错,基本没有孪晶；针状马氏体内有大量的细孪晶;钛合金的马氏体不能显着提高合金的强度和硬度;钛合金的马氏体α′的硬度只略高于α固溶体,对合金的强化作用较小;当合金中出现斜方马氏体α′′时,合金的强度、硬度、特别是屈服强度明显下降;钛合金的马氏体相变属于无扩散型相变,在相变过程中不发生原子扩散,只发生晶格重构,具有马氏体相变的所有特点;动力学特点是转变无孕育期,瞬间形核长大,转变速度极快,每个马氏体瞬间长到最终尺寸；晶体学特点是马氏体晶格与母相β相之间存在严格取向关系,而且马氏体总是沿着β相的一定晶面形成；热力学特点是马氏体转变的阻力很大,转变时需要较大的过冷度,而且马氏体转变的持续进行只能在越来越低的温度进行;（2）ω相变①当合金中元素含量在临界浓度附近时,快速冷却时,将在合金组织中形成一种新相—ω相,ω相尺寸很小,高度弥散、密集,体积分量可达到80%以上;ω相具有六方晶格,与母相共生,并有共格关系;②当合金元素的原子与钛原子半径相差很小时,对ω相形状起作用的是表面能,ω相呈椭圆形；当合金元素的原子与钛原子半径相差较大时,对ω相形状起作用的是界面应变能,ω相呈立方体形;③β→ω的转变是无扩散相变,极快的冷速也不能抑制其进行,晶格构造以无扩散的共格切变方式由体心立方改组为六方晶格,但ω相长大要依靠原子扩散;④β稳定元素的浓度超过临界浓度的合金,淬火时不形成ω相,但可以得到亚稳定β相,亚稳定β相在500℃一下回火转变为ω相,称为回火ω相;将回火形成的ω相加热到较高温度,ω相会消失;⑤ω相硬度很高,脆性很大,位错不能在其中移动,显着提高合金的强度、硬度、弹性模量,但使塑性急剧下降;当ω相的体积分数达到80%以上,合金会完全失去塑性；如果ω相的体积分数控制适当50%左右,合金具有较好的强度和塑性的配合;⑥ω相是钛合金的有害组织,加入铝能促进回火时α相形成,降低ω相的稳定性;（3）过冷β亚稳定相当β稳定元素含量较高时,淬火时将保留β结构,称为β′相,即亚稳定β相;这种淬火属无多型性转变的淬火,即固溶处理;由固溶处理得到的高强度合金化β′相在随后的时效时可使合金显着强化;β′相在应力作用会发生马氏体转变使合金强化;2.β相在慢冷过程中的转变（1）α相的析出过程是一个形核和长大的过程,当冷却速度很慢时,由于产生的过冷度很小,晶核首先在晶界形成,并在晶界区长大成为网状晶界α,同时由晶界α向晶内生长,形成位向相同,并互相平行排列的长条状组织,一般称为平直的α组织;（2）若冷却速度不够慢,则在晶粒内部也可形核,并长成α片丛；若冷速极慢,α在晶界形核,向晶内生长,贯穿整个晶粒;3.钛合金的亚稳相图（1）t0C k线为马氏体相变开始线,也称M s线；（2）t0C1线为马氏体相变终止线,也称M f线;（3）合金元素含量大于临界浓度C k,但不超过某些成分范围的合金,淬火所得的亚稳态β相,受到应力作用将转变为马氏体,称为应力诱变马氏体;其具有低的屈服强度、高应变硬化速率及均匀伸长,并具有较高的塑性;β相共析转变及等温转变1.共析转变1钛与β共析元素铬、锰、铁、钴、镍、铜、硅组成的合金系,在一定的成分和温度范围内发生共析反应,即：β → α + Ti x M y2共析转变温度较高的合金系钛与硅、铜、银等活性元素组成的合金系,共析反应容易进行而且反应极快,淬火都不能抑制其发生；共析温度越低,原子活动能力就越差,共析反应速度越慢;3同一合金系中,β稳定元素含量越高的合金,共析反应速度越慢;4与α-Ti形成间隙固溶体的元素氧、氮、碳降低β相的稳定性,加快过冷β相的分解过程；与β-Ti形成间隙固溶体的元素氢,阻碍过冷β的分解;5共析转变产物对合金的塑性及韧性十分不利,并降低合金热稳定性;2.等温转变1在高温区保温时,β相直接析出α相;随等温分解温度降低,分解产物越细,α相弥散度越大,合金强度和硬度就越高;2在低温区域<450℃保温时,由于原子扩散比较困难,β相不能直接析出α相而先形成ω过渡相,然后随等温时间的延长再转变为α相;3随着加入的β稳定化元素含量的增加,C曲线向右下方移动;4若加入α稳定元素铝、氧、氮则促使α相形核,加速β相分解,C曲线左移;5提高固溶温度将增加过冷β相中的空位浓度,塑性变形则有利于α相在滑移带上析出,加速β相分解,C曲线左移;时效过程中亚稳定相的分解钛合金淬火形成的亚稳相α′、α′′、ω即过冷β相,在热力学上是不稳定的,加热会发生分解,最终的分解产物均为平衡组织α+β或α+Ti x M y;在时效分解过程的一定阶段,可以获得弥散的α+β相,使合金产生弥散强化,这就是钛合金淬火时效强化的基本原理;1.马氏体的分解(1)六方马氏体α′的分解①含β同晶元素的钛合金按α′→β+α 方式分解②含活性共析元素的钛合金按α′→过渡相→α+Ti x M y 方式分解③含非活性共析元素的钛合金按α′→β→β+Ti x M y 方式分解2斜方马氏体α′′的分解斜方马氏体在300 ~ 400℃即发生快速分解,在400 ~ 500℃可获得弥散度高的α+β的混合物,使合金弥散强化;斜方马氏体在分解为最终的平衡状态产物α+βTi-β同晶型合金或α+Ti x M y Ti-β共析型合金之前,要经历一系列复杂的中间过渡阶段;2.ω相的分解ω相是β稳定元素在α-Ti中一种过饱和固溶体,分解的最终产物是α+β相;3.亚稳β相的分解（1）当加热温度较低时,亚稳β相将分解为无数极小的溶质原子贫化区与其相邻的溶质原子富集区；随着加热温度升高或加热时间延长,则视β相化学成分不同从溶质原子贫化区中析出ω相或α′相,并最终形成α +β相组织;（2）由于平衡的α相是在β相的溶质原子贫化区的位置上形核析出,而β相的溶质原子贫化区均匀地分布在整个基体上β贫高度弥散,所以可以利用低温回火细化合金的组织,获得高度弥散的α +β相组织,改善合金的力学性能;（3）合金浓度较低的合金在高温>500℃时效时,亚稳β相按β亚→α +β 分解,从β亚中直接析出α ；合金浓度较高的合金在低温300~ 400℃时效时,亚稳β相按β亚→ β+ω′→ β+ω′+α→α +β 分解,经过中间过渡ω相,并逐步转变为平衡组织α +β ；对合金浓度高或添加抑制ω形成元素的合金,当过渡ω相不能出现时,合金按β亚→ β+β′→ β+β′+α→α +β 分解,先形成过渡β相,然后再转变为平衡组织α +β;（4）过渡β相的形状是尺寸极小的粒子,具有与亚稳β相相同的晶体结构;（5）时效过程中形成的过渡ω相,其结构和性能与淬火形成的ω相相似,但时效时形成的过渡ω相的转变伴随有成分的变化,因此它属于扩散型转变;钛合金的热处理及其对性能的影响1.钛合金热处理基础（1）少数钛合金系Ti-Cu系,可以进行时效析出金属间化合物强化：大多数钛合金只是通过热处理控制β→α 相变强化;（2）ω相均匀细小,析出明显强硬化合金,但一般同时引起严重脆性;因此,ω相沉淀硬化是难以接受的;（3）通过不同冷却速度,可以得到不同形态的α相;慢冷时,α由β相中析出,得到片层魏氏组织及沿β相晶界的α相；快冷时,含有较高β稳定元素的合金已得到一种篮网组织；再增加冷却速度,β相分解以非形核长大过程,发生无扩散马氏体相变,生成六方α′相针状及块状及正交马氏体相溶质含量高时生成;（4）不同形态和不同尺寸的α相通过热机械处理,可以得到等轴α相;（5）近α钛合金可通过控制冷却速度得到细的篮网组织,这种组织在低温低周疲劳条件下,裂纹长大速率比具有片状α相的合金低的多;因此,近α合金通常在β相区固溶以得到好的蠕变抗力,同时要适当快冷以得到大面积的篮网状α相组织;（6）对于α +β钛合金,通过淬火时效得到细晶粒α +β结构,初生α相的比例要相对较高,可得到很好的热疲劳性能;如果提高固溶温度,得到较多的大晶粒β相转变产物,则断裂韧性较高;（7）冷加工将促进β相分解和α相析出;2.钛合金热处理特点(1)马氏体相变不引起合金的显着强化;钛合金的热处理强化只能依赖淬火形成的亚稳定相包括马氏体相的时效分解;(2)应避免形成ω相;形成ω相会使合金变脆;(3)同素异构转变难于细化晶粒;(4)导热性差,导致钛合金,尤其是α +β合金的淬透性差,淬火热应力大,淬火时零件易翘曲;钛合金变形使局部温度有可能超过β相变点而形成魏氏组织;(5)化学性活泼;热处理时,钛合金易与氧和水蒸气反应,在工件表面形成具有一定深度的富氧层或氧化皮,使合金性能变坏；容易吸氢,引起氢脆;(6)β相变点差异大;(7)在β相区加热时β晶粒长大倾向大;β晶粒粗化可使塑性急剧下降;(8)片层结构的晶粒尺寸随着冷却速度的提高和保温时间的降低,晶粒变细;3.钛合金热处理的种类退火应用于各种钛合金,是α型合金和含少量β相的α +β型钛合金的唯一热处理方式,这两类合金不能进行热处理强化;淬火时效可用于α +β、α+Ti x M y和亚稳β型钛合金,它们淬火可获得马氏体或亚稳β相;淬火时效属于强化热处理,可显着提高合金的强度,主要是借助固溶体相的弥散硬化;金属间化合物的沉淀硬化作用只是在一些耐热钛合金中采用;两相钛合金的热处理分为β热处理和α +β相区热处理;在高温下钛表面氧化速率显着增加,氧、氮等原子会渗入金属内层,降低合金的韧性；在还原气氛中加热,易造成氢脆;(1)退火退火的目的是消除内应力,提高塑性和稳定组织;α钛合金经变形加工制成的半成品或零件,在退火加热时,主要发生再结晶;钛合金中β稳定元素含量越高,β相越稳定,β→α的转变过程缓慢,空冷能阻止α相的析出;大多数钛合金的β相转变温度均高于其再结晶温度,只有一些β稳定元素含量很高的合金的相变温度接近或低于再结晶的终了温度;在β相变点以上加热,β晶粒迅速长大,使合金的塑性下降;①去应力退火退火温度较低,低于合金的再结晶温度,一般在450~650℃之间;退火过程主要发生回复,组织中空位浓度下降,发生部分多边化,形成亚结构;去应力退火不能完全消除内应力,保温时间越长,应力去除越彻底;退火后,合金的屈服强度有所降低;②普通退火退火温度一般与再结晶温度相当或略低;退火后的组织多半还处在再结晶开始或部分再结晶阶段;经过变形的半成品进行普通退火时,其组织发生完全多边化和部分在结晶及热处理得到的一些亚稳β相发生分解,从而使半成品既能完全消除内应力,又能保证较高的强度和适当的塑性;③再结晶退火完全退火退火温度一般高于或接近再结晶终了温度,介于再结晶温度和相变温度之间;目的是消除加工硬化、稳定组织和提高塑性;如果超过相变点温度,将形成粗大的魏氏体组织使合金性能恶化;再结晶退火过程中,变形晶粒转变为等轴晶粒,同时存在α相、β相在组成、形态和数量上的变化;再结晶后的强度低于普通退火,但塑性高于普通退火;④双重退火双重退火是对合金进行两次加热和空冷;第一次高温退火加热温度高于或接近再结晶终了温度,使再结晶充分进行,又不使晶粒明显长大,并控制初生α相的体积分数;空冷后,组织还不够稳定,需进行二次低温退火,退火温度为低于在结晶退火的某一个温度,保温较长时间,使高温退火得到的亚稳态β相充分分解,使组织更接近平衡状态,产生一定程度的时效强化效果,以保证成品在长期服役过程中组织稳定;耐热钛合金为了保证在高温及长期应力作用下组织和性能的稳定,常采用此类退火;⑤等温退火等温退火采用分级冷却的方式,即加热至再结晶温度以上保温后,立即转入另一个低温度的炉中一般600~650℃保温,然后空冷至室温;等温退火使β相充分分解,并有一定聚集;经等温退火后组织的热稳定性及塑性均很高,但强度低于双重退火,适用于稳定元素含量很高的两相钛合金,这类合金β相稳定性高,空冷不能使β相充分分解,故需采用缓慢冷却;等温退火可用双重退火代替;⑥真空退火真空退火是消除氢脆的主要措施之一,退火温度为650~850℃,保温1~6h,真空度低于1×10-1Pa;钛合金中的氢含量除了与冶炼条件有关,在还原性气氛中加热或在酸洗过程中均可能吸氢; 氢属于间隙式β稳定元素,它在β相中的溶解度较大约2%,在α相的溶解很低%~%,多余的氢以TiH2化合物γ相形式存在;TiH2呈片状,本身断裂强度很低,在金属基体中起着类似裂纹的作用;(2)淬火时效钛合金的退火伴随着加工硬化效果的丧失,相当于一种软化处理;双重退火有弱强化作用,但与加工硬化和强化热处理相比,所获得的强度仍然较低;淬火时效是钛合金热处理的主要方式,利用相变产生强化效果,故又称强化热处理;钛合金的强化热处理与钢和铝合金的强化处理主要异同点如下：ⅰ钢淬火所得马氏体硬度高,强化效果大,回火是为了降低马氏体的硬度,提高韧性；钛合金淬火所得马氏体硬度不高,强化效果不显着,回火时马氏体分解使钛合金产生弥散硬化;ⅱ成分一定的钢或铝合金,只有一种马氏体强化机制；而成分一定的α+β型钛合金由于淬火温度的不同,有两种马氏体强化机制：高温淬火时,β相中所含β稳定元素小于临界浓度,淬火转变为马氏体,时效时马氏体分解为弥散相使合金强化；低温时,β相中所含β稳定元素大于临界浓度,淬火得过冷β亚稳相,时效时过冷β亚稳相分解为弥散相使合金强化;ⅲ铝合金固溶时得到的是溶质过饱和固溶体,而钛合金的固溶处理得到的是β稳定元素的欠饱和固溶体；铝合金时效时靠过渡相强化,而钛合金时效时靠平衡相弥散分布强化;钛合金的强化处理主要用于α +β型钛合金和β型钛合金;β型钛合金的强化属于固溶时效强化,加热时β相的成分总是大于临界浓度,其在冷却过程中不形成马氏体;α +β型钛合金的强化机制取决于淬火组织马氏体或亚稳β相;影响热处理强化效果的因素主要有合金成分、热处理和原始组织;①合金成分对热处理强化效果的影响一般情况下,淬火所得亚稳相的时效强化效果由强到弱的次序为：亚稳β,α′′,α′;马氏体α′′分解后的强化效果大于α′分解的强化效果,这是因为α′′中β稳定元素的含量比α′中的含量大;合金中β元素含量越多,淬火后亚稳β相的数量就越多,时效效果就越大;β稳定元素的含量达到临界浓度C k时,淬火可全部获得亚稳β相组织,β相在时效过程中分解最充分,时效后强化效果最大;β稳定元素进一步增加时,由于β相的稳定性增大,时效分解程度下降,析出的α数量减少,强化效果反而下降;一般是临界浓度越低的元素即稳定β相的能力越强的元素热处理强化效果越大；多种元素同时加入比单一元素的强化效果大;②热处理工艺对热处理强化效果的影响淬火温度越高,时效强化效果越显着,但高于临界点Tβ淬火,由于晶粒过分粗大而导致脆性,因此工业钛合金除β型合金外,均采用两相区加热后淬火;α +β两相合金常用的淬火温度在临界温度与β相变点之间;对于β稳定元素含量少的合金,淬火保持下来的亚稳β含量少,其淬火温度可偏高,使原始α减少,由β转变的马氏体量增多,随后马氏体分解强化,获得较高的强度;对于β稳定元素含量高的合金,低温淬火后,可固定的亚稳β相较多,因此可采用偏低的淬火温度,以获得高的强化效果;③原始组织对热处理强化效果的影响细晶粒工件淬火时效后,强度及塑性比粗晶工件淬火时效后的高;等轴α组织的合金热处理后的塑性高,针状α组织的合金热处理后的塑性低;(3)形变热处理将形变锻、轧等和热处理结合起来进行的热处理工艺称形变热处理;高温形变热处理是在再结晶温度以上进行变形加工,变形40%~85%后迅速淬火,再进行常规的时效处理；低温形变热处理是在再结晶温度以下进行变形加工,变形50%后,再进行常规的时效处理;高温形变热处理主要用于α +β型钛合金,提高其综合性能,变形温度一般不超过β相变点温度,变形度为40%~70%;β型钛合金可采用高温或低温形变热处理,β型钛合金的淬透性好,高温变形终了后可进行空冷;影响形变热处理强化效果的因素主要有合金成分、变形温度、变形程度、冷却速度及随后的时效规范等;合金中β稳定元素含量高时,淬火后亚稳β相的数量大,形变热处理强化效果好;加大形变度,强化效果增加;α +β型钛合金形变热处理时,在变形后采用水冷;β型钛合金的淬透性好,可采用空冷;在缓慢冷却过程中,会发生再结晶,使强度降低;变形加工后至水冷之间的时间间隔应尽量缩短;常规锻造获得等轴组织,β锻造获得网篮组织,近β锻造获得三态组织;(4)化学热处理钛合金的摩擦系数较大,耐磨性差,在接触表面上容易产生黏结,引起摩擦腐蚀;在氧化性介质中钛合金的耐腐蚀性较强,但在还原性介质如盐酸、硫酸等中的耐腐蚀性较差;钛合金的化学热处理是将待渗元素转换成活性原子或离子状态,在热场或电场作用下,向工件表面渗透,并扩散至一定深度,形成一定厚度的渗层,提高合金表面的硬度、耐磨性和耐蚀性;化学处理包括渗氮、渗氧、渗碳、渗硼等;(5)钛合金热处理过程中的污染问题氧、氮渗入钛合金后可形成渗层,提高合金的耐磨性;使材料的塑性、韧性和疲劳强度下降,多用作耐磨零件使用;氢在钛中的扩散速度高,即使在室温也可渗入,可渗入到内部,只能用真空退火处理消除;生产上为了避免氢的渗入,最好是在真空或干燥的纯氩气中加入;TiO金黄色、Ti2O3渗紫色、TiO2白色;加热温度越高,保温时间越长,污染层越厚,表面硬度也越高;钛在空气中加热,表面氧化膜厚度逐渐增加;在300℃以下,氧化膜很薄,且致密,与基体紧密结合,有很好的抗蚀性及阻止继续氧化的作用;在400℃~500℃加热,金属表面出现明显的变色现象;温度继续升高,氧化膜发生破裂,加速氧的扩散;800℃以上,氧化速率及氧化膜厚度迅速增加;钛合金加热最理想的条件是在真空中或干燥纯氩气中加热;为了降低成本,半成品的加热一般均在空气炉中进行,再利用机加工或酸洗除去氧化层;(6)热处理对钛合金性能的影响WQ: water quench , 水淬；AC: air cool , 空冷；FC:finace cool , 炉冷;。
钛合金热处理
钛合金热处理概述钛合金是一种具有轻质、高强度、耐腐蚀性好等优点的重要结构材料。
然而，钛合金的性能还受到热处理工艺的影响。
本文将介绍钛合金热处理的基本概念、常见工艺以及热处理后钛合金的性能变化。
热处理工艺钛合金的热处理工艺主要包括退火、时效处理和固溶处理等。
下面将详细介绍每种热处理工艺的原理和步骤。
退火退火是钛合金常用的热处理工艺之一，通过加热和持温使材料晶粒长大，消除应力和改善材料的机械性能。
退火的具体步骤如下：1.加热：将钛合金材料放入炉中，以逐渐升高温度的方式进行加热。
2.保温：在达到合适的退火温度后，保持材料在该温度下一定的时间。
3.冷却：将材料从炉中取出，在大气中自然冷却至室温。
时效处理时效处理是通过合理的时间和温度控制，使合金中的相发生相互转变，提高材料的硬度、强度和耐蚀性。
时效处理的步骤如下：1.固溶处理：将预处理好的钛合金材料加热至固溶温度，保持一定时间，使溶解相均匀分布。
2.快速冷却：迅速将材料从固溶温度快速冷却至较低温度，比如水淬或油淬。
3.时效处理：将快速冷却后的材料再次加热至时效温度，保持一定时间，使相转变发生。
固溶处理固溶处理是将固溶体加热至一定温度，使其中的溶质完全溶解，然后通过快速冷却将其固定。
固溶处理的步骤如下：1.加热：将钛合金材料放入炉中，以逐渐升高温度的方式进行加热至固溶温度。
2.保温：在固溶温度下保持一定的时间，使溶质彻底溶解。
3.快速冷却：迅速将材料从固溶温度快速冷却至较低温度，比如水淬或油淬。
热处理后钛合金的性能变化钛合金经过热处理后，其性能会发生一系列变化，主要包括硬度、强度和耐蚀性等。
以下是热处理对这些性能的影响：硬度通过固溶处理和时效处理，钛合金的硬度可以显著提高。
固溶处理可以使固溶体中的溶质溶解，消除溶质对晶格的影响，提高硬度。
时效处理则可以通过相转变的方式使钛合金的硬度进一步增加。
强度热处理对钛合金的强度也有显著的影响。
退火处理可以消除材料中的内应力，提高韧性和韧性与强度的平衡。
钛合金热处理
钛合金热处理
钛合金是一种由钛、铝、氧和氮组成的铝基合金，具有良好的耐腐蚀性、耐热性和良
好的力学性能。
钛合金热处理是改善其物理和机械性能的重要步骤，包括固溶热处理和
组织调整等步骤。
钛合金固溶热处理是温度比较高的热处理，主要是为了增强合金的机械性能和耐腐蚀性。
该热处理通常在1100℃～1200℃的温度下，用一定的时间进行预热，然后降温，让材料中的结晶晶体达到足够数量，以满足使用寿命的要求。
在固溶热处理过程中，可以形成
针状结晶结构，以改善材料的性能。
另一种重要的热处理方法是组织调整热处理，主要是为了改善材料的结构，从而改善
其机械性能。
钛合金组织调整热处理一般在500℃～800℃的温度下进行，可以形成α-
α+β双相结构，通过加热、预热和对材料进行延长时间，从而减少中空和晶界等缺陷，
从而提高外部载荷和抗疲劳性能。
此外，还有一种热处理方法，即细化处理热处理，主要是为了改善材料的性能，提高
耐热性能。
该热处理可以用来细化钛合金的晶体结构，以提高材料的抗疲劳性能。
总之，钛合金的热处理主要有固溶热处理、组织调整热处理和细化处理热处理等，这
些热处理方法可以有效改善其物理和机械性能，使其更加适宜用于高温环境中的工程应用。
钛合金的热处理基本原理(一)
钛合金的热处理基本原理(一)钛合金的热处理基本1. 什么是钛合金的热处理？钛合金是一种轻巧、高强度、耐腐蚀的金属材料。
然而，由于钛合金的制造过程中可能会导致材料内部存在一些不稳定晶相或缺陷，因此需要进行热处理。
热处理是通过加热和冷却的不同方式改变钛合金的晶体结构和性能，以达到所需的材料性能。
本文将介绍钛合金热处理的基本原理和常用方法。
2. 钛合金的热处理原理钛合金的热处理原理基于以下两个基本原则：固溶处理原理固溶处理是指将钛合金加热至其固溶温度以上，使合金中的溶质原子均匀地溶解在基体晶格中。
通过固溶处理，可以消除钛合金中的不稳定相，提高合金的强度和塑性。
相变处理原理相变处理是指在固溶处理的基础上，通过控制冷却速度使钛合金的晶体结构发生相变。
相变处理可以改变钛合金的晶体结构和晶界形貌，从而调整其力学性能和耐腐蚀性能。
钛合金的热处理方法主要包括固溶处理和时效处理两种。
下面将分别介绍这两种方法：固溶处理固溶处理是钛合金热处理的基础步骤，它可以消除钛合金中的不稳定相和缺陷，提高合金的强度和塑性。
固溶处理的具体步骤如下：•加热：将钛合金加热至其固溶温度以上，一般在摄氏度范围内。
•保温：保持合金在固溶温度下足够长的时间，使溶质原子充分溶解在基体中。
•冷却：迅速冷却合金至室温，固定溶质原子在基体中。
时效处理时效处理是在固溶处理的基础上进行的钛合金热处理方法，通过控制冷却速度，使合金的晶体结构发生相变，从而调整其力学性能和耐腐蚀性能。
时效处理的具体步骤如下：•固溶处理：按照固溶处理的方法对钛合金进行加热和冷却处理。
•时效处理：将处理过的钛合金再次加热至合金中存在的稳定相的温度，并保持一段时间。
•冷却：迅速冷却合金至室温，固定相变后的晶体结构。
钛合金的热处理广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
通过热处理，可以增加钛合金的强度和保持其良好的耐腐蚀性能，提高材料的使用寿命。
5. 结论钛合金热处理是一种重要的材料加工方法，通过固溶处理和时效处理可以调整钛合金的晶体结构和性能。
钛合金各热处理作用
钛合金各热处理作用钛合金是一种重要的结构材料，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域具有广泛应用。
而钛合金的性能主要由其热处理过程决定。
本文将介绍钛合金常见的几种热处理工艺及其作用。
1. 固溶处理（Solution Treatment）固溶处理是钛合金最常见的热处理工艺之一。
它的主要目的是通过高温加热使合金中的固溶元素均匀地溶解在钛基体中，以提高合金的韧性和塑性。
固溶处理温度一般在β转变温度以上进行，时间根据合金成分和尺寸而定。
固溶处理后，钛合金具有良好的塑性和可锻性，适合进行后续的加工和成形。
2. 时效处理（Aging Treatment）时效处理是将固溶处理后的钛合金在较低温度下进行热处理，以进一步调整合金的性能。
时效处理的主要目的是通过固溶相分解和析出相的形成来提高钛合金的强度和硬度。
时效处理温度和时间根据合金的成分和要求而定。
时效处理后，钛合金的强度和硬度会显著提高，但塑性和韧性会相应降低。
3. 淬火处理（Quenching Treatment）淬火处理是将固溶处理后的钛合金迅速冷却至室温的热处理工艺。
它的主要目的是通过快速冷却来固定固溶相的结构，防止析出相的形成。
淬火处理可以提高钛合金的硬度和强度，但会降低其塑性和韧性。
淬火处理的冷却介质可以是水、油或空气，选择不同的冷却介质会对钛合金的性能产生不同的影响。
4. 回火处理（Tempering Treatment）回火处理是将淬火处理后的钛合金进行加热再冷却的热处理工艺。
它的主要目的是通过回火来消除淬火过程中产生的内部应力，并提高合金的韧性。
回火温度和时间根据合金的成分和要求而定。
回火处理后，钛合金的塑性和韧性会得到改善，但硬度和强度会相应降低。
5. 等温处理（Isothermal Treatment）等温处理是将钛合金在固溶温度或其他特定温度下保持一段时间进行的热处理工艺。
等温处理的主要目的是通过保持温度来稳定固溶相或促进析出相的形成，以调整合金的微观结构和性能。
钛及钛合金热处理标准
钛及钛合金热处理标准钛及钛合金是一类重要的结构材料，具有优良的耐腐蚀性能和高强度，因此在航空航天、船舶制造、化工设备等领域得到广泛应用。
然而，钛及钛合金的热处理工艺对其性能和组织结构有着重要影响，因此需要严格按照标准进行热处理，以确保材料的性能和质量。
首先，钛及钛合金的热处理标准主要包括退火、固溶处理、时效处理等工艺。
在退火处理中，通常需要将材料加热至一定温度，然后进行保温一段时间，最后缓慢冷却至室温。
这一过程旨在消除材料的应力和改善其塑性，提高加工性能。
固溶处理则是将材料加热至固溶温度，保温一段时间，然后迅速冷却至室温，以溶解合金元素并均匀分布在基体中，提高材料的强度和硬度。
时效处理是在固溶处理后，将材料在较低温度下保温一段时间，使合金元素析出形成弥散分布的强化相，进一步提高材料的强度和耐热性。
其次，钛及钛合金的热处理标准还包括了加热温度、保温时间、冷却速度等具体参数的要求。
这些参数的选择直接影响着材料的组织结构和性能。
例如，在退火处理中，加热温度和保温时间的选择需根据材料的成分和工艺要求来确定，以保证材料达到理想的组织状态。
在固溶处理和时效处理中，加热温度和保温时间的控制也是至关重要的，过高或过低的温度都会导致材料性能的下降。
最后，钛及钛合金的热处理标准还包括了热处理后的性能检测和评定要求。
经过热处理的材料需要进行硬度测试、拉伸试验、冲击试验等，以评定其力学性能和韧性。
同时，还需要对材料的显微组织进行金相分析，以确保热处理后的组织结构符合标准要求。
只有通过了性能检测和组织评定的材料，才能被认定为合格品，并投入实际使用。
总之，钛及钛合金的热处理标准是确保材料性能和质量的重要保障，只有严格按照标准要求进行热处理，才能保证材料达到理想的性能水平，满足工程需求。
因此，作为钛及钛合金的生产和加工单位，必须严格遵守相关标准，加强工艺管理，确保产品质量，为推动钛及钛合金产业的发展做出应有的贡献。
钛合金热处理综述
钛合金热处理综述姓名学号目录引言 (1)一、钛合金在航空航天的应用 (2)二、钛合金综述 (3)1. 钛合金的分类及特点 (3)A. 分类 (3)B. 各类钛合金的特点 (4)2. 合金元素 (5)A. 合金元素分类 (5)B. 合金元素作用 (6)3. 钛的相变 (6)A. 同素异构转变 (6)B. β相转变 (6)C. 时效过程中亚稳定相的分解 (8)D. 钛合金二元相图 (9)三、热处理引言 (9)四、热处理基本原理 (9)4. 退火 (10)A. 回复 (10)B. 再结晶 (10)C. 去应力退火 (10)D. 简单退火 (11)E. 完全退火 (11)F. 等温退火和双重退火 (11)G. 真空退火 (11)5. 固溶与时效处理（强化热处理） (12)A. 固溶处理 (13)B. 时效处理 (13)C. 固溶-时效处理 (14)6. 形变热处理（热机械处理） (14)7. 化学热处理 (15)五、热处理缺陷和防治 (15)六、钛合金组织与性能 (16)1. 钛合金相组成 (16)2. 钛合金组织类型 (16)A. 魏氏体组织 (16)B. 网篮组织 (16)C. 等轴组织 (17)D. 双态组织 (17)3. 钛合金的热处理与组织、性能的关系 (17)A. 常规拉伸性能 (17)B. 疲劳性能 (17)C. 断裂韧性 (18)D. 应力腐蚀断裂 (18)七、钛的表面热处理 (18)1. 渗无机元素表面热处理 (18)A. 渗碳 (18)B. 渗氮 (19)C. 渗硼 (19)2. 渗金属元素表面热处理 (19)参考文献 (21)引言钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，因其具有质轻、高强、耐蚀、耐热、无磁等一系列优良性能，以及形状记忆、超导、储氢、生物相容性四大独特功能，被广泛应用在航空航天、舰船、军工、冶金、化工、海水淡化、轻工、环境保护、医疗器械等领域，并创造了巨大的经济和社会效益，在国民经济发展和国防中占有重要的地位和作用。
钛合金热处理的一般特点
钛合金热处理的一般特点1.钛合金热处理的目的：钛合金热处理的目的是通过加热和冷却处理来改变钛合金的组织结构，以提高其机械性能和耐蚀性能。
2.钛合金的相变特性：钛合金具有显著的相变特性，主要有α相和β相。
α相具有良好的塑性和韧性，而β相具有较高的强度和硬度。
通过热处理工艺，可以使钛合金的相变达到理想的组织结构。
3.热处理工艺的选择：钛合金的热处理工艺主要包括固溶处理、时效处理和高温固溶处理等。
不同的工艺选择可以改变钛合金的强度、韧性和耐蚀性等性能。
4.固溶处理：固溶处理是指将钛合金加热至高温下，使β相溶解于α相中形成固溶体。
通过固溶处理，可使钛合金的强度和硬度得到提高。
5.时效处理：时效处理是指对固溶后的钛合金进行恒温保持一段时间，使其晶粒细化和析出细小的强化相。
通过时效处理，钛合金的强度和耐蚀性能可以得到改善。
6.高温固溶处理：高温固溶处理是指将钛合金加热至较高温度下，保持一定时间，然后迅速冷却。
此处理方式能使钛合金得到完全的晶粒再结晶，消除残余应力，提高材料的延展性和塑性。
7.热处理参数的选择：热处理参数的选择对于钛合金的热处理效果至关重要。
包括加热温度、保温时间和冷却方式等。
不同的钛合金材料和应用要求，需要选择不同的热处理参数。
8.温度过程控制：热处理过程中的温度控制十分重要。
温度过高可能导致合金的烧结、插杂元素析出等问题；温度过低则无法达到预期的热处理效果。
9.冷却方式的影响：不同的冷却方式对钛合金的性能有着不同的影响。
常见的冷却方式有空气冷却、水淬和油淬等。
不同的合金材料和要求可能需要采用不同的冷却方式。
10.热处理后的检测：对于热处理后的钛合金进行性能测试和检测是必要的。
包括金相组织观察、力学性能测试、耐蚀性测试等。
总结来说，钛合金热处理是一种通过加热和冷却来改变钛合金组织结构的工艺。
通过选择合适的热处理工艺和参数，可以提高钛合金的硬度、强度、韧性和耐蚀性能。
不同的钛合金具有不同的热处理特点，因此需要根据具体的合金材料和要求选择合适的热处理工艺。
钛合金热处理标准
钛合金热处理标准
钛合金热处理标准是为了确保钛合金材料在加工过程中获得最佳的性能和稳定性而制定的一系列规范。
这些标准通常包括退火、固溶和时效处理等工艺。
以下是关于钛合金热处理的一些基本概念：
1. 消除应力退火：
目的：为了消除或减少加工过程中产生的残余应力，防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀，并减少变形。
2. 完全退火：
目的：为了获得良好的韧性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。
3. 固溶处理和时效：
目的：对于α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金，通过固溶处理和时效可以进一步强化合金，提高其强度。
α钛合金和稳定的β钛合金不能进行强化热处理，只能进行退火。
4. TC4钛合金热处理：
TC4钛合金主要以退火状态使用，但也可以采用固溶时效处理进行一定的强化。
需要注意的是，当透截面超过25mm时，一般不建议进行固溶时效处理。
TC4钛合金的相变温度（a+转变温度）为980~1010°C。
我国的钛工业起步较晚，但在发展过程中已经建立了相应的钛及钛合金体系。
钛合金热处理制度是在国外相关资料的基础上，结合我国实际热处理设备状况和经验制定的。
具体的国家标准如《钛及钛合金制件热处理》提供了详细的指导和规定。
钛合金的热处理及其对组织的影响
钛合金的热处理及其对组织的影响
钛合金的热处理是一种方法，通过控制合金的加热温度、持续时间和冷却速度，可以改变钛合金的组织结构和性能。
常见的热处理方法包括固溶退火、时效处理等。
固溶退火是将钛合金加热至固溶温度以上并保持一段时间，以促进固溶体内的杂质元素和合金元素相溶。
固溶退火后，通过快速冷却可以实现快速淬火，从而形成细小的固溶体晶粒，提高合金的强度、硬度和耐久性。
时效处理是将已经固溶退火的钛合金，再次加热至适当的温度和时间范围内，促进固溶体内的杂质元素和合金元素的再结合，形成一种新的合金，从而提高钛合金的抗拉强度、延展性等性能。
钛合金的热处理对其组织的影响主要是改变其晶粒大小、相数量、相分布和相组成等因素，进而改变其力学性能和化学性能。
此外，适当的热处理能够去除钛合金的内部应力，提高其强度和耐腐蚀性能。
总之，钛合金的热处理是一种非常重要的工艺，可以改善其力学和化学性能，从而广泛应用于航空航天、船舶、化工、生物医学和汽车等领域。
钛合金的热处理PPT资料优秀版
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
二、淬火时效
用于α+β、α+化合物和亚稳定β型钛合金，是 强化钛合金的热处理方法。淬火温度一般选在 α+β两相区的上部范围。时效温度一般在450～ 550℃之间，时间为几小时至几十小时。
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
钛淬合火金 和的时（热效处能2理使）主合要金完有获退得全火高、的退淬强火度火时。效：、化消学热除处理加。工硬化、稳定组织和提高塑性。退
热处理后的组织相图中可见白色α相和黑色亚稳定β相及从β相中弥散析出的α相细针。
火温度介于再结晶温度和相变温度之间，空冷。 低温淬火β相中所含β稳定元素大于临界浓度，得到亚稳定β＋α，再经时效β相分解为弥散相使合金强化。
化。而钛合金淬火所得马氏体硬度不高，强化效果小， 回火使钛合金产生弥散强化。
（2）钢只有一种马氏体强化机理，而同一成分的α+β型钛合 金有两种强化机理：高温淬火β相中所含β稳定元素小于临 界浓度，得到马氏体，时效时马氏体分解产生弥散强化； 低温淬火β相中所含β稳定元素大于临界浓度，得到亚稳定 β＋α，再经时效β相分解为弥散相使合金强化。
热处理后的组织相图中可见白色α相和黑色亚稳定β相及从β相中弥散析出的α相细针。 退火温度一般为450～650℃，所需时间取决于工件厚度和残余应力大小，空冷。 （1）钢淬火所得马氏体硬度高，强化效果大，回火使钢软化。
钛合金热处理
钛合金热处理钛合金是一种新兴的材料，具有优良的力学和化学性能、高强度、良好的塑性、良好的耐腐蚀性以及易于加工等特点。
随着工业应用的不断发展，钛合金热处理已成为这种金属材料开发和改性的重要手段。
钛合金热处理的目的是通过热处理，改变和改善材料的组织和性能，使得材料满足应用条件的要求。
钛合金热处理的主要内容有四类：组织调整热处理、表面淬火热处理、深冷热处理和试验用的热处理。
其中，组织调整热处理是改变正常晶体态组织中晶体尺寸、细纹、晶界、细晶和纹理等的热处理。
经过组织调整热处理，可使材料具有更好的力学性能、改善材料的可锻性、韧性、耐蚀性、耐热性等功能。
表面淬火热处理的主要目的是改善钛合金的表面强度，以提高材料的抗磨性、抗冲击性和耐磨性。
淬火热处理过程由热处理和冷却构成，通常使用致密性热处理和脆性热处理，使材料的外层达到软塑性，细节部分达到韧性和耐磨性，提高了材料的抗磨性和抗冲击性。
深冷热处理是指将钛合金浸入低温液体中进行热处理，使材料中的晶粒缩小和晶界介质微化，进而改善材料的力学性能。
深冷热处理可以改善材料的疲劳性能、延性、冲击强度和弹性模量，提高材料的抗疲劳性能。
此外，试验用的热处理是指在研究钛合金的性能和组织过程中，为了使其符合试验要求而进行的一种热处理。
它的主要目的是改善试样的理化性能，建立试样和实际应用中材料的一致性，以便获得准确的实验数据。
钛合金热处理在实际应用中的重要性不言而喻，其目的是以有效的方法改变和提高材料的性能，使得材料具有更优良的力学性能和化学性能，有利于满足应用条件的要求。
合理的钛合金热处理工艺，可以提高材料的使用性能，为工业应用节省更多的成本。
综上所述，钛合金热处理是一种重要的金属材料开发和改性的手段，可以显著提高材料的性能，最大限度地满足应用条件的要求。
它不仅可以改变和改善材料的组织和性能，还可以提高材料的使用性能，为工业应用节省更多的成本。
因此，在选择和开发钛合金材料时，应十分重视它的热处理过程，并从合理的热处理工艺入手，确保材料有效的热处理，为国家工业发展做出积极贡献。
tc21钛合金热处理工艺
tc21钛合金热处理工艺
TC21钛合金热处理工艺是指对TC21钛合金材料进行加热处理以改变其组织结构和性能
的工艺方法。
常见的TC21钛合金热处理工艺有时效处理、固溶处理和退火处理。
1. 时效处理：将TC21钛合金材料加热到特定温度，然后经过一定时间的保温，使其产生固溶
析出反应，获得细小均匀的析出相，提高材料的强度和硬度。
时效处理一般包括两个阶段：固
溶化和时效。
固溶化温度通常为900-950℃，保温时间为1-4小时；时效温度通常为600-650℃，保温时间为4-8小时。
2. 固溶处理：将TC21钛合金材料加热到固溶温度，使其固溶相溶解，然后迅速冷却，使其固
溶相在材料中均匀分布。
固溶处理可以提高材料的塑性和韧性，适用于对材料进行形变加工后
的回火处理。
3. 退火处理：将形变后的TC21钛合金材料加热到适当的温度，保温一定时间，然后缓慢冷却
至室温。
退火处理可以消除应力、改善材料的塑性和韧性，并还原材料的组织结构和性能。
通过不同的热处理工艺，可以使TC21钛合金材料获得不同的力学性能和组织结构，以满足具
体的工程要求。
在具体应用中，需要根据材料的具体情况和使用要求选择合适的热处理工艺。
钛合金热处理
钛合金热处理钛合金是一种非常强大的金属材料，它具有良好的耐腐蚀性、高强度和较高的熔点，因此在航空航天、航海、核电、军事、汽车等多个领域有广泛的应用。
钛合金热处理是为了改善其物理性能和加工性能而进行的一种处理方法。
本文将对钛合金热处理进行深入的介绍。
钛合金热处理的目的热处理是改善钛合金的力学性能和工艺性能的手段，可以提高抗拉强度、塑性、冲击强度和耐磨性能。
此外，热处理还可以改变钛合金的晶粒结构，使物料的组织更加规整，塑性和抗拉强度更高，耐腐蚀性也更强，从而使钛合金可以应用在更多的领域。
钛合金热处理方法常见的钛合金热处理方法有五种，即回火、正火、淬火、淬火回火和表面贴装。
1.回火：在较低的温度（通常在650℃左右）下进行的钛合金的热处理，可以改变组织，减少厚度，改善机械性能。
2.正火：在较高的温度（通常为1000-1000℃）下进行的钛合金热处理，可以提高材料的抗拉强度、塑性和耐腐蚀性。
3.淬火：在较低的温度（通常为1000-1200℃）下进行的钛合金热处理，目的是改变晶粒结构，使材料拉伸强度、塑性、冲击强度和耐磨性都得到改善。
4.淬火回火：在较高的温度（通常为1000-1200℃）下进行的钛合金热处理，用于改善材料的抗拉强度和抗疲劳性能。
5.表面贴装：在较低的温度（通常在350-500℃）下进行的钛合金表面热处理，意在改善材料的抗腐蚀性和耐磨性。
钛合金热处理的注意事项钛合金热处理需要非常小心，注意以下几点：1.温度一定要调到适宜的水平，过低或者过高都会破坏材料的性能。
2.热处理时需要进行定时或采样检测，以确保材料的质量。
3.要尽可能避免冷却过程中产生的微小残留应力，以防止材料表面的损坏。
4.要充分掌握各种热处理方法的优缺点，以便在处理不同的材料时正确选择。
以上就是有关钛合金热处理的介绍，从材料的选择、热处理方法及其要求，以及施工时的注意事项，用户可以根据自己的实际应用需要，选择合适的处理方法，以达到改善材料性能的目的。
钛的热处理方法
钛的热处理方法一.钛的基本热处理:工业纯钛是单相α型组织，虽然在890℃以上有α-β的多型体转变，但由于相变特点决定了它的强化效应比较弱，所以不能用调质等热处理提高工业纯钛的机械强度。
工业纯钛唯一的热处理就是退火。
它的主要退火方法有三种：1再结晶退火2消应力退火3真空退火。
前两种的目的都是消除应力和加工硬化效应，以恢复塑性和成型能力。
工业纯钛在材料生产过程中加工硬度效应很大。
图2-26所示为经不同冷加工后，TA2屈服强度的升高，因此在钛材生产过程中，经冷、热加工后，为了恢复塑性，得到稳定的细晶粒组织和均匀的机械性能，应进行再结晶退火。
工业纯钛的再结晶温度为550-650℃，因此再结晶退火温度应高于再结晶温度，但低于α-β相的转变温度。
在650-700℃退火可获得最高的综合机械性能（因高于700℃的退火将引起晶粒粗大，导致机械性能下降）。
退火材料的冷加工硬化一般经10-20分钟退火就能消除。
这种热处理一般在钛材生产单位进行。
为了减少高温热处理的气体污染并进一步脱除钛材在热加工过程中所吸收的氢气，目前一般钛材生产厂家都要求真空气氛下的退火处理。
为了消除钛材在加工过程（如焊接、爆炸复合、制造过程中的轻度冷变形）中的残余应力，应进行消应力热处理。
消应力退火一般不需要在真空或氩气气氛中进行，只要保持炉内气氛为微氧化性即可。
二.钛及钛合金的热处理:为了便于进行机械工业加并得到具有一定性能的钛和钛合金，以满足各种产品对材料性能的要求，需要对钛及钛合金进行热处理。
1．工业纯钛（TA1、TA2、TA3）的热处理α-钛合金从高温冷却到室温时，金相组织几乎全是α相，不能起强化作用，因此，目前对α-钛只需要进行消应力退火、再结晶退火和真空退火处理。
前两种是在微氧化炉中进行，而后者则应在真空炉中进行。
（一）消应力退火为了消除钛和钛合金在熔铸、冷加工、机械加工及焊接等工艺过程中所产生的内应力，以便于以后加工，并避免在使用过程中由于内应力存在而引起开裂破坏，对α-钛应进行消除应力退火处理。
钛的热处理方法
钛的热处理方法一.钛的基本热处理:工业纯钛是单相α型组织，虽然在890℃以上有α-β的多型体转变，但由于相变特点决定了它的强化效应比较弱，所以不能用调质等热处理提高工业纯钛的机械强度。
工业纯钛唯一的热处理就是退火。
它的主要退火方法有三种：1 再结晶退火2 消应力退火 3 真空退火。
前两种的目的都是消除应力和加工硬化效应，以恢复塑性和成型能力。
工业纯钛在材料生产过程中加工硬度效应很大。
图2-26 所示为经不同冷加工后，TA2 屈服强度的升高，因此在钛材生产过程中，经冷、热加工后，为了恢复塑性，得到稳定的细晶粒组织和均匀的机械性能，应进行再结晶退火。
工业纯钛的再结晶温度为550-650℃，因此再结晶退火温度应高于再结晶温度，但低于α-β相的转变温度。
在650-700℃退火可获得最高的综合机械性能（因高于700℃的退火将引起晶粒粗大，导致机械性能下降）。
退火材料的冷加工硬化一般经10-20 分钟退火就能消除。
这种热处理一般在钛材生产单位进行。
为了减少高温热处理的气体污染并进一步脱除钛材在热加工过程中所吸收的氢气，目前一般钛材生产厂家都要求真空气氛下的退火处理。
为了消除钛材在加工过程（如焊接、爆炸复合、制造过程中的轻度冷变形）中的残余应力，应进行消应力热处理。
消应力退火一般不需要在真空或氩气气氛中进行，只要保持炉内气氛为微氧化性即可。
二.钛及钛合金的热处理:为了便于进行机械工业加并得到具有一定性能的钛和钛合金，以满足各种产品对材料性能的要求，需要对钛及钛合金进行热处理。
1．工业纯钛（TA1、TA2、TA3）的热处理α-钛合金从高温冷却到室温时，金相组织几乎全是α相，不能起强化作用，因此，目前对α-钛只需要进行消应力退火、再结晶退火和真空退火处理。
前两种是在微氧化炉中进行，而后者则应在真空炉中进行。
（一）消应力退火为了消除钛和钛合金在熔铸、冷加工、机械加工及焊接等工艺过程中所产生的内应力，以便于以后加工，并避免在使用过程中由于内应力存在而引起开裂破坏，对α-钛应进行消除应力退火处理。
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组员：张唯炎、王家凯、许文婷、王易秋
钛及钛合金
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%
钛合金热处理的主要类型
强化热处理 处理。强化热处理是提高钛合金强度指标的重要途径。
淬火时效是钛合金热处理强化的主要方式，故称为强化热 钛合金强化热处理不钢、铝的异同：
（1）钢和钛淬火都可以得到马氏体，但钢的马氏体强度高，
强化效果强，回火使钢软化；而钛马氏体硬度丌高，强化 效果丌大，回火使合金弥散强化； （2）钢只有一种马氏体强化机理，而同一成分的（α＋β） 钛合金有两种强化机理，即高温淬火β相中所含β稳定元素
钛合金热处理的主要类型
（3）等温退火和双重退火
等温退火：将工件加热到足以发生再结晶的较高温度，然 后冷却到β相具有高稳定性的温度（此温度一般低亍再结 晶温度），在此温度下保温，随后在空气中冷却。 双重退火不等温退火的区别在亍，双重退火后的第一阶段， 合金在空气中冷却到室温，之后将合金再重新加热到第二 阶段的温度（此温度低亍第一阶段的温度）。 （4）再结晶退火
将工件加热到再结晶温度以上进行的退火工艺。在这一退 火中主要发生再结晶，使加工硬化消除，组织稳定，塑性 提高。退火温度介亍再结晶温度和相变温度之间。
（5）真空退火 目的：使钛合金表面层的含氢量降低到安全浓度，消除产生 氢脆的可能性。此外，降低残余应力和保证合金的力学性能 及使用性能等。 注意事项： 把钛合金表面层的氢浓度降低到在以后的使用过程中丌会产 生氢脆（慢性断裂）的水平； 将残余应力（特别是焊接应力）降低到丌能对钛合金构件的 使用特性产生负面影响的水平； 丌许保证钛合金构件应有的力学性能和使用性能，必须把合 金元素从表面层的蒸发等丌利因素降低到最低水平； 使退火构件保持原有的尺寸； 在真空退火件表面上形成氧化膜，防止金属不水汽和其它含 氢气体相互作用。 影响因素：退火温度和保温时间
小亍临界浓度，淬火转变为马氏体，时效时马氏体分解
钛合金热处理的主要类型
为弥散相使合金强化，低温淬火β相中含有稳定元素大亍
临界浓度，则淬火得到过冷β相，时效时β相分解为弥散相
使合金强化； （3）钛合金的固溶处理和时效过程不铝合金基本相似。 ＊强化热处理的原则是用快速冷却的方法得到亚稳定的β、 α′ 、 α〃相，以及随后在人为时效过程中它们分解为弥散 的α和β相。 ＊ 合金强化效果取决亍亚稳相的类型、数量、成分和时效后 所形成α和β相质点的弥散度。以上由合金成分和热处理工
艺决定。
热处理缺陷和防治
由亍热处理钛合金产生的典型缺陷包括以下几种： （1）产生粗大晶粒 （2）合金力学性能和使用性能偏离已定的技术条件 （3）强烈的气体饱和 （4）合金元素从表面或者沿界面蒸发 （5）零件或半成品产生歪曲 （6）由亍热应力和相应力产生裂纹 缺陷的防治： 前5种通过合理制定和严格控制热处理制度来防治；第6种 缺陷的防治方法是： （1）降低淬火温度；（2）提高时效温度；（3）采用等温 淬火；（4）在低温时效前引入预高温时效。
钛合金的热处理
钛合金热处理的特点：
（1）马氏体相变丌会引起合金的显著强化
（2）应避免形成ω相
（3）同素异构转变难亍细化晶粒
（4）导热性差 （5）化学性活泼 （6）β相变点差异大 （7）在β相区加热时β晶粒长大倾向大。
钛合金热处理的主要类型
退火 通常采用的退火方式有去应力退火、简单退火、等温退火、 双重退火、再结晶退火和真空退火等。 （1）去应力退火 为了消除由亍塑性变形、焊接等工艺过程所产生的内应力， 将工件加热到再结晶温度以下进行的退火工艺。去应力退 火温度较低，属亍未再结晶的退火，在退火过程中发生回 复。 （2）简单退火 为了消除残余应力，将工件加热到略低亍再结晶开始温度进 行的退火工艺。这种退火方式是冶金产品出厂时常用的一 种。