TC4热处理

TC4（Ti-6Al-4V）的热处理
钛合金中，TC4 是应用比较广泛的一种钛合金，通常它是在退火状态下使用。

对TC4 可进行消除应力退火、再结晶退火和固溶时效处理，退火后的组织是α 和β 两相共存，但β 相含量较少，约占有10%。

TC4 再结晶温度为750℃。

再结晶退火温度一般选在再结晶温度以上80~100℃（但在实际应用中，可视具体情况而定，如表5-26），再结晶退火后TC4 的组织是等轴α 相+β 相，综合性能良好。

但对TC4 的退火处理只是一种相稳定化处理，为了充分民掘其优良性能的潜力，则应进行强化处理。

TC4 合金的α+β/β 相转变温度为980~990℃，固溶处理温度一般选在α+β/β 转变温度以下40~100℃（视具体情况而定），因为在β 相区固溶处理所得到的粗大魏氏体组织虽具有持久强度高和断裂韧性高的优点，但拉伸塑性和疲劳强度均很低，而在α+β 相区固溶处理则无此缺点。

消除应力退火 550~650 30~240 空冷
再结晶退火 750~800 60~120 空冷或随炉冷却至590℃后空冷
真空退火 790~815
固溶处理 850~950 30~60 水淬
时效处理 480~560 4~8h 空冷
时效处理是将固溶处理后的TC4 加热到中等温度，保持一定时间，随后空冷。

时效处理的目的是消除固溶处理所产生的对综合性能不利的α’相。

固溶处理所产生的淬火马氏体α’，在时效过程中发生迅速分解（相变相当复杂），使强度升高，对此有两种看法：
1。

认为由于α’分解出α+β，分解产物的弥散强化作用使TC4 强度升高。

2.认为在时效过程中，β 相分解形成ω 相，造成TC4 强化。

随着时效的进行，强度降低，对此现象也有两种不同的观点：
1．β 相的聚集使强度降低（与上述1 对应）。

2．ω 相的分解为一软化过程（与上述2 对应）。

时效温度和时间的选择要以获得最好的综合性能为准。

在推荐的固溶及时效范围内，最好通过时效硬化曲线来确定最佳工艺（如图5-28 所示。

此曲线为TC4经850℃固溶处理后，在不同温度下的时效硬化曲线）。

低温时效（480-560℃）要比大于700℃的高温时效好。

因为在高温时的拉伸强度、持久和蠕变强度、断裂韧性以及缺口拉伸性能等各方面，低温时效都比高温时效的好。

经固溶处理的TC4 综合性能比750-800℃ 退火处理后的综合性能要好。

需要指出的是，TC4 合金的加工态原始组织对热处理后的显微组织和力学性能有较大的影响。

对于高于相变温度，经过不同变形而形成的网兰状组织来说，是不能被热处理所改变，在750~800℃退火后，基本保持原来的组织状态；对于在相变温度以下进行加工而得到的α 及β 相组织，在750-800℃退火后，则能得到等轴初生α相及转变的β相。

前者的拉伸延性和断面收缩率都较后者低；但耐高温性能和断裂韧性、抗热盐应力腐蚀都较高。