[发明专利]一种TC4钛合金大规格棒材的锻造方法

说明书

本发明公开了一种TC4钛合金大规格棒材的锻造方法，选定TC4铸锭，按40‑60％的变形量对TC4拔长变形，并分断，得出多个锻件；对每个锻件进行第二、三火次锻造，且每个锻件在第二火次和第三火次中均进行一镦一拔变形；对每个锻件进行第四火次锻造，进行一镦一拔变形，滚圆形成Φ200‑Φ220mm棒材；对每个Φ200‑Φ220mm棒材进行第五火次锻造，按40‑60％的变形量做拔长变形，滚圆形成Φ120mm棒材；本发明采用一镦一拔长的操作代替原有的三镦三拔，简化操作，降低生产成本和物料损耗，增大材料变形程度，可以更充分地破碎心部组织，实现等轴化，而且随操作的进行锻坯温度逐渐降低，有助于晶粒的破碎与组织形貌的转变，提高TC4合金大规格棒材的组织均匀性。

【技术领域】

本发明属于钛材加工技术领域，具体涉及一种TC4钛合金大规格棒材的锻造方法。

【背景技术】

钛以其优良的比强度高、耐磨损、耐腐蚀等特性，广泛应用于航空、航海、化工、电子、医疗等工程技术领域。其中较大规格的结构件、医用大尺寸外科植入物等场合需要Φ40-Φ100mm范围的大规格棒材。

TC4(Ti-6Al-4V)钛合金属于典型的两相钛合金，由于热加工工艺的不同，会形成许多种形貌的显微组织。对于Φ40-Φ100mm范围的棒材都要求均匀分布的等轴组织，获得良好的综合力学性能。生产工艺规范中，TC4合金Φ120mm棒材的组织是这类产品质量控制的关键点。

TC4两相合金由于材料的导热性差，组织随温度变化的差异性大，具有明显的组织遗传性。大规格棒材会出现心部与边部组织差异、未完全等轴化、长条形α相并存等不符合质量要求的组织形貌。为达到良好的组织演变，TC4合金的锻造通常采取多火次温度梯度变化的反复多次镦拔的工艺，破坏原始的铸态组织，且尽量使心部与边部的组织均匀化。具体地，工艺设置为5-7(甚至更多)火次，除最后2火次为调整锻坯尺寸外，前面的火次均执行三镦三拔的操作。这种工艺在实际执行过程中，会出现锻坯开裂严重，损耗较大；操作复杂，工艺难度大；心部仍存在高温组织(未锻透)，与边部组织差异明显；不同批次组织不稳定；火次多，中间需打磨，生产周期长，成本增大等诸多问题。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种TC4钛合金大规格棒材的锻造方法，以减少加工火次，简化操作，降低生产成本和物料损耗，提高棒材的组织均匀性。

本发明采用以下技术方案：一种TC4钛合金大规格棒材的锻造方法，具体包括以下步骤：

步骤1、选定TC4铸锭，在1100-1150℃温度下，按40-60％的变形量对TC4拔长变形，并分断，得出多个锻件；

步骤2、对每个锻件进行第二、三火次锻造，加热温度为980-1050℃，且每个锻件在第二火次和第三火次中均进行一镦一拔变形；

步骤3、对每个锻件进行第四火次锻造，加热温度960-980℃，进行一镦一拔变形，具体为：对每个锻件按40-60％的变形量做镦粗，再做换向拔长变形，滚圆形成Φ200-Φ220mm棒材；

步骤4、对每个Φ200-Φ220mm棒材进行第五火次锻造，加热温度930-950℃，按40-60％的变形量做拔长变形，滚圆形成Φ120mm棒材。

进一步地，步骤2的具体方法为：

确定每个锻件的初始高度方向、初始宽度方向以及初始厚度方向；

对每个锻件做第二火次锻造，沿锻件的初始高度方向做深镦变形，变形量为60-70％；沿锻件的初始宽度方向做拔长变形；

对每个锻件做第三火次锻造，沿锻件的初始宽度方向做深镦变形，变形量为60-70％；沿锻件的初始厚度方向做拔长变形。

进一步地，步骤1中锻件重量为200-400Kg。

进一步地，锻造过程中选用3500T锻压机。