[发明专利]一种高晶粒度旋压阴极辊钛筒的退火工艺

说明书

本发明涉及一种高晶粒度旋压阴极辊钛筒的退火工艺，包括如下步骤：S1、将工件放置在热处理炉内进行阶梯式保温处理；S2、工件保温结束后，将热处理炉的炉盖向上抬起，工件随炉降温；S3、将炉盖打开，将工件提出空冷至室温。工艺简单实用，可有效降低钛及钛合金旋压工件的变形内应力，提升其整体使用性能，延长服役寿命，降低制造成本。

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，涉及一种高晶粒度旋压阴极辊钛筒的退火工艺。

背景技术

钛和钛合金作为新兴的有色金属材料，具有极高的比强度，出色的生物相容性和耐蚀性，已经被广泛应用于航空航天、海洋船舶工程、生物医学、化工等对材料性能要求较为苛刻的行业领域中，为国防军工和国民经济的发展做出了巨大的贡献。由于没有合金元素的增强、增韧化等作用，纯钛的强度较低，塑性较高。工业纯钛作为单相纯金属材料，其各项使用性能与微观组织中的晶粒尺寸大小息息相关，而纯钛的微观组织形貌又取决于其加工成形方式和热处理制度。旋压技术是近年来新兴的生产回转类空心零件的一种先进工艺方法，其材料利用率高，工艺灵活，工装简单，可加工成型整体类大尺寸回转零件。在旋压加工成型过程中，工件壁厚减薄明显，变形较为剧烈。需要通过合适的热处理工艺，消除变形组织，获得具有良好使用性能的退火态材料。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种高晶粒度旋压阴极辊钛筒的退火工艺。通过阶梯式加热方法，在低温、中温、高温阶段对旋压钛筒分别进行不同时长的保温，确保钛筒内外各处温度一致，从而得到均匀的退火再结晶组织；保温阶段结束后，将钛筒缓冷至低温区间，有效避免了冷速过快可能对钛筒内外组织产生的影响。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高晶粒度旋压阴极辊钛筒的退火工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将工件放置在热处理炉内进行阶梯式保温处理；

S2、工件保温结束后，将热处理炉的炉盖向上抬起，工件随炉降温；

S3、将炉盖打开，将工件提出空冷至室温。

进一步地，所述步骤S1之前对工件进行预处理，具体包括：清理工件表面油污，将工件置于吊具上并放置在热处理炉内。

进一步地，所述步骤S1中阶梯式保温处理的具体内容如下：

S101、以10℃/min的速率将工件加热至220～280℃，按照保温时长t＝3/4d在炉内对工件进行保温；

S102、以10℃/min的速率将工件加热至400～450℃，按照保温时长t＝3/4d在炉内对工件进行保温；

S103、以10℃/min的速率将工件加热至620～650℃，按照保温时长t＝3/2d在炉内对工件进行保温；

其中，t：保温时长(min)；d：工件壁厚(mm)，依据工件壁厚确定退火的保温时长。

进一步地，所述步骤S2中将热处理炉的炉盖向上抬起高度为20cm。

进一步地，所述步骤S2中工件随炉降温至200～300℃。

进一步地，所述工件为旋压变形筒形件。

进一步地，所述旋压变形筒形件的外径为2700～3500mm，壁厚为20～35mm，旋压变形量为50～60％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用阶梯式加热工艺，可在传统的真空热处理炉上实现，有效避免了大尺寸工件在加热阶段可能出现的因升温过快或保温时间过长而造成的局部过热，该工艺方法适用于大尺寸纯钛及钛合金旋压工件的退火再结晶细化晶粒。