GB/T38964—2020鈦合金等溫鍛造工藝規(guī)范Isothermalforgingfortitanium-alloy—Technologicalspecification國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T38964—2020 I 36工藝過(guò)程 4IGB/T38964—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)鍛壓標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC74)提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：貴州安大航空鍛造有限責(zé)任公司、一拖(洛陽(yáng))鑄鍛有限公司、北京機(jī)電研究所有1GB/T38964—2020鈦合金等溫鍛造工藝規(guī)范本標(biāo)準(zhǔn)適用于鈦合金等溫鍛造工藝的制定。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T2965鈦及鈦合金棒材GB/T8541鍛壓術(shù)語(yǔ)GB/T9452—2012熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法GB/T16598鈦及鈦合金餅和環(huán)GB/T23605鈦合金β轉(zhuǎn)變溫度測(cè)定方法3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T8541界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1鈦合金在β轉(zhuǎn)變溫度(Tp)以下20℃~50℃加熱后進(jìn)行鍛造，即常規(guī)兩相區(qū)鍛造，獲得雙態(tài)組織或3.2鈦合金近β鍛造nearβforgingoftitanium-a鈦合金在β轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以下10℃~20℃加熱后進(jìn)行鍛造，通常獲得初生α相含量為15%~30%的雙態(tài)組織。3.3鈦合金準(zhǔn)β鍛造quasiβforgingoftitanium-alloy鈦合金在β轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以下10℃預(yù)熱后隨爐升溫到β轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以上30℃,短時(shí)加熱后進(jìn)行鍛造，獲得初生α相含量不大于15%的網(wǎng)籃組織或雙態(tài)組織。3.4鈦合金在β轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以上10℃或更高溫度下的β區(qū)加熱后進(jìn)行鍛造，通常獲得初生α相含量不大于15%網(wǎng)籃組織或片狀組織。3.5鈦合金等溫鍛造isothermalforgingoftitanium-alloy的95%～100%,壓力保持時(shí)間通常為60s～900s。2GB/T38964—20204總則4.1工藝流程鈦合金等溫鍛造一般的工藝流程如圖1所示。模具潤(rùn)滑模具潤(rùn)滑坯料制備坯料潤(rùn)滑鍛件和模具冷卻坯料加熱坯料預(yù)熱模具加熱等溫鍛造模具預(yù)熱圖1鈦合金等溫鍛造工藝流程4.2鍛件設(shè)計(jì)4.2.1鍛件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮鍛件出模、成形難易程度、坯料定位等情況，同時(shí)還應(yīng)考慮變形量對(duì)鍛件組織4.2.2鍛件設(shè)計(jì)時(shí)宜采用數(shù)字模擬技術(shù)對(duì)變形量、溫度變化、應(yīng)力分布等進(jìn)行優(yōu)化。4.2.3分模面一般設(shè)置在鍛件的最大輪廓處，以鐓粗或壓扁、擠壓方式充填。為了防止鍛件無(wú)法從模具中取出，通常將鍛件不利于出模、質(zhì)量大的部分放在有頂出裝置的一端。4.3設(shè)備壓力計(jì)算4.3.1鍛造設(shè)備的工作液體壓力可根據(jù)式(1)進(jìn)行計(jì)算：F——工作時(shí)液體壓力，單位為牛頓(N);m——毛坯體積系數(shù)；Rp?.2——變形溫度下的屈服應(yīng)力，單位為兆帕(MPa)。注1:一般情況下變形條件系數(shù)(z)可選擇1.5。注2:毛坯體積系數(shù)(m)選擇可按表1進(jìn)行。表1毛坯體積系數(shù)(m)毛坯體積毛坯體積系數(shù)(m)25～<1001.0～<0.9100～<10000.9～<0.83GB/T38964—2020表1(續(xù))毛坯體積1000～<50000.8～<0.75000～<100000.7～<0.610000～<150000.6～<0.515000～<250000.5～<0.44.3.2設(shè)備壓力可結(jié)合計(jì)算結(jié)果和模擬結(jié)果確定。5要求5.1設(shè)備5.1.1.1等溫鍛造設(shè)備一般采用液壓機(jī)。5.1.1.2水冷板(或設(shè)備滑塊)應(yīng)通入循環(huán)水對(duì)滑塊和工作臺(tái)降溫。5.1.1.3設(shè)備一般應(yīng)有計(jì)算機(jī)輔助操作系統(tǒng)，滑塊具備無(wú)級(jí)調(diào)速的能力，能夠滿足鈦合金等溫鍛造工藝5.1.2坯料加熱爐5.1.2.1一般采用電阻爐加熱，制坯時(shí)也可采用感應(yīng)爐、弱氧化性的燃?xì)鉅t、真空爐或其他適宜的設(shè)備加熱。5.1.2.2加熱設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行校檢，并具有溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)、記錄和報(bào)警的控制裝置，加熱爐的有效工作區(qū)應(yīng)用視圖或數(shù)字標(biāo)出，有效工作區(qū)的溫度容差應(yīng)符合GB/T9452—2012中Ⅲ類(lèi)及以上精度的要求。采用近β鍛造或準(zhǔn)β鍛造時(shí)，加熱爐一般采用Ⅱ類(lèi)及以上精度的電爐，允許采用Ⅲ類(lèi)電爐，但加熱區(qū)的爐溫均勻性應(yīng)符合Ⅱ類(lèi)爐的規(guī)定。為了保證鈦合金鍛造溫度的需求，模具加熱裝置應(yīng)有溫控功能，隨時(shí)監(jiān)控模具表面溫度，并通過(guò)加熱爐爐絲通電/斷電控制模具表面溫度。模具加熱裝置應(yīng)具備一定的密封性。5.2模具工裝模具材料在高溫下應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和硬度。一般情況下采用高溫合金制造。推薦的模具材料及最高工作溫度極限見(jiàn)表2。4GB/T38964—2020表2推薦模具材料及最高工作溫度極限單位為攝氏度模具材料最高工作溫度極限GH761K403N403J1325.2.2.2根據(jù)不同部位的受熱、受力情況，模架各個(gè)部位可采用不同材料制造。5.2.2.3模架設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有模具加熱裝置的安裝位置。5.3原材料5.3.1原材料應(yīng)符合GB/T2965、GB/T16598的要求，也可采用其他滿足要求的材料，復(fù)驗(yàn)合格后方可投產(chǎn)。5.3.2原材料表面應(yīng)車(chē)光或磨光，并確保去除α硬化層。采用鑄錠作為鈦合金等溫鍛造坯料時(shí)應(yīng)先進(jìn)行改鍛，保證坯料獲得良好的組織和性能。5.3.3每爐批原材料應(yīng)按GB/T23605測(cè)定β轉(zhuǎn)變溫度，也可采用其他雙方同意的方法進(jìn)行測(cè)定。6工藝過(guò)程6.1坯料制備6.1.1采用棒材或鑄錠時(shí)應(yīng)進(jìn)行下料，下料一般采用車(chē)床、鋸床或線切割。采用線切割下料時(shí)，應(yīng)去除熱影響區(qū)。6.1.2可采用棒材或鑄錠經(jīng)過(guò)反復(fù)鐓拔等變形，獲得滿足等溫鍛造的組織和性能的坯料，也可直接采購(gòu)滿足要求的坯料。6.1.3坯料表面不應(yīng)有裂紋、折疊、麻坑及其他冶金缺陷。缺陷應(yīng)采用打磨法清除干凈，并應(yīng)圓滑過(guò)渡，清理的寬度與深度之比應(yīng)不小于10。時(shí)，倒圓角半徑應(yīng)為5mm～20mm;其他情況下的倒圓角半徑可根據(jù)實(shí)際情況確定。6.1.5坯料結(jié)構(gòu)應(yīng)保證鍛件成形，并獲得良好的組織和性能，必要時(shí)可對(duì)坯料等溫鍛造成形過(guò)程進(jìn)行模擬，對(duì)鍛造缺陷和坯料各個(gè)部位的變形量有充分的了解，根據(jù)模擬結(jié)果，優(yōu)化坯料的尺寸和結(jié)構(gòu)。6.1.6坯料制備時(shí)應(yīng)按6.3.1控制加熱。6.1.7坯料制備時(shí)應(yīng)控制變形速度，不應(yīng)出現(xiàn)十字亮線。6.1.8必要時(shí)應(yīng)對(duì)坯料進(jìn)行腐蝕，檢查材料組織和冶金質(zhì)量。6.2裝爐6.2.1裝爐前應(yīng)清除爐底上的氧化皮和其他殘?jiān)?.2.2坯料應(yīng)在爐子溫度達(dá)到工藝規(guī)定的加熱溫度后裝爐。6.2.3坯料宜放置在加熱爐的有效工作區(qū)內(nèi)的耐火磚塊、不銹鋼或鎳基合金支架上，坯料之間應(yīng)有間5GB/T38964—2020隙，以保證均勻加熱；一般情況下坯料應(yīng)平裝(軸線平行于爐底面);當(dāng)坯料高度與直徑之比不大于1時(shí)，可立裝(軸線垂直于爐底面)。6.3加熱6.3.1坯料制備階段可采用電阻爐或天然氣爐加熱。采用天然氣爐加熱時(shí)，火焰不應(yīng)與坯料直接接觸。爐內(nèi)氣氛應(yīng)保持中性或弱氧化氣氛，避免產(chǎn)生表面硬化層。不應(yīng)使用吸熱式、放熱式加熱爐，爐內(nèi)氣氛不應(yīng)是氫氣或氨裂解后形成的加熱氣氛，避免產(chǎn)生氫脆。6.3.2等溫鍛造階段應(yīng)采用電阻爐加熱。6.3.3推薦的坯料加熱溫度和保溫時(shí)間系數(shù)見(jiàn)表3和表4。表3推薦的坯料加熱溫度單位為攝氏度鍛造工藝α+β鍛造近β鍛造準(zhǔn)β鍛造β鍛造加熱溫度Tp—(20～50)Tp—(10～20)Tp—(10～20)升溫Tg+(10～30)Tp+(10～60)表4推薦的坯料保溫時(shí)間系數(shù)坯料厚度或直徑β鍛造準(zhǔn)β鍛造最短保溫時(shí)間系數(shù)min/mm最長(zhǎng)保溫時(shí)間系數(shù)min/mm最短保溫時(shí)間系數(shù)min/mm最長(zhǎng)保溫時(shí)間系數(shù)min/mmα+β區(qū)min/mmmin/mm1.5～1.10.5～0.12.4～1.80.9～0.70.9～0.70.7～0.60.7～0.60.6～0.56.3.4報(bào)警溫度一般設(shè)置在加熱溫度以上10℃,β鍛造、準(zhǔn)β鍛造設(shè)置在加熱溫度以上5℃。6.3.5坯料出爐轉(zhuǎn)移進(jìn)入模具的時(shí)間一般應(yīng)不大于60s。6.4等溫鍛造6.4.1前期檢查及準(zhǔn)備6.4.1.1應(yīng)對(duì)模具加熱裝置進(jìn)行檢查，確保生產(chǎn)時(shí)加熱狀態(tài)良好。入使用時(shí)的表面狀態(tài)；非首次生產(chǎn)的鍛件，應(yīng)查閱上批次鍛件的生產(chǎn)記錄，確認(rèn)鍛造過(guò)程中壓力、零點(diǎn)、6.4.2.1坯料和模具應(yīng)加熱到100℃~200℃時(shí)噴涂潤(rùn)滑劑，預(yù)熱溫度不宜過(guò)高，避免潤(rùn)滑劑起泡導(dǎo)致6.4.2.2潤(rùn)滑劑不可與坯料和模具產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，一般采用玻璃潤(rùn)滑劑。6GB/T38964—20206.4.2.3潤(rùn)滑劑厚度宜為0.1mm～0.3mm。6.4.3模具安裝及加熱點(diǎn)設(shè)置提供依據(jù)，并檢查模具安裝是否到位。6.4.3.2模具加熱一般采用多階段加熱，一般情況下模具的加熱升溫速率應(yīng)不大于20℃/h,每個(gè)臺(tái)階的溫差應(yīng)不超過(guò)200℃。加熱過(guò)程中應(yīng)對(duì)模具溫度進(jìn)行監(jiān)控。滑塊速率設(shè)置應(yīng)根據(jù)材料成形組織要求確定，一般情況下在0.01mm/s～0.5mm/s,具體按產(chǎn)品a)對(duì)于鈦合金α+β鍛造，由于坯料的加熱溫度一般在β相變點(diǎn)以下30℃左右，為了防止下滑速b)對(duì)于小規(guī)格的鈦合金近β鍛造、鈦合金準(zhǔn)β鍛造、鈦合金β鍛造，坯料變形過(guò)程對(duì)溫度上升不坯料組織迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)籃組織，可以減少再結(jié)晶α相的形成；c)對(duì)于大規(guī)格的鈦合金