[发明专利]一种减小钛合金零件离子氮化变形的退火工艺方法

说明书

本发明属于钛合金热处理技术，具体涉及一种减小钛合金零件离子氮化变形的退火工艺方法。本发明减小钛合金零件离子氮化变形的退火工艺方法，在离子氮化前，对钛合金零件采用900±50℃的高温退火处理，并在该高温下保温2～8h，然后以30～80℃/min速率降温至200℃以下出炉。本发明工艺方法通过抬高退火温度，并进行阶梯温度控制整个退火过程，可以有效改善后续钛合金零件氮化变形，经实验证明，处理后的变形量可以比常规工艺减少50％，具有较大的实际应用价值。

技术领域

本发明属于钛合金热处理技术，具体涉及一种减小钛合金零件离子氮化变形的退火工艺方法。

背景技术

非对称回转薄壁钛合金零件离子氮化的工艺温度多在750～900℃高温下进行，由于离子氮化的温度多在再结晶温度以上，在氮化过程中会因再结晶释放应力，并诱发变形，这种变形对于一些需要进行精确变形控制的零件极为不利。为了降低非对称回转薄壁钛合金零件高温离子氮化变形，在离子氮化前增加一道540～650℃消除应力退火，但这种消除应力对高温离子氮化变形的改善幅度不大。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能够有效降低钛合金零件内部残余应力，进而减小离子氮化过程中的变形的退火工艺方法。

本发明的技术解决方案为：一种减小钛合金零件离子氮化变形的退火工艺方法，在离子氮化前，对钛合金零件采用900±50℃的高温退火处理，并在该高温下保温2～8h，然后以30～80℃/min速率降温至200℃以下出炉。

从室温以阶梯升温的方式达到900±50℃℃的高温退火温度。

从室温开始，以50～150℃/min速率升温至400～650℃，并等温保持0.5～4h后，仍以30～100℃/min速率升温至900±50℃的高温退火温度。

所述退火工艺在不大于1.33×10^-3～1.33×10^-2Pa的真空炉内实施。

所述钛合金零件为薄壁回转类零件。

所述钛合金牌号为TA系列。

本发明的技术效果是：本发明工艺方法通过抬高退火温度，可以提高氮化前组织热稳定性，并进行阶梯升降温控制，可以减小升降温过程中的热应力变形，有效改善后续钛合金零件氮化变形，经实验证明，处理后的变形量可以比常规工艺减少50％，具有较大的实际应用价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明：

实施例1

以某规格钛合金轴承衬套为例，该衬套材料为TA7，该零件离子氮化温度为840℃，其退火工艺制度如下所示。

1.退火温度选取为900℃；

2.退火时间为8h；

3.室温升到550℃时等温停留1h，然后继续升温至900℃，升温速率为100℃/min，保温结束后，炉冷至150℃出炉。

通过上述工艺处理，该零件在840℃离子氮化处理后的零件变形量由之前的0.06μm减小至0.04μm之内。

实施例2

以某规格钛合金轴承衬套为例，该衬套材料为TA7，该零件离子氮化温度为900℃，其退火工艺制度如下所示。

1.退火温度选取为950℃；

2.退火时间为6h；

3.室温升到550℃时等温停留2h，然后继续升温至950℃，升温速率为60℃/min，保温结束后，炉冷至200℃出炉。

通过上述工艺处理，该零件在900℃离子氮化处理后的零件变形量由之前的0.08μm减小至0.04μm之内。