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BT22合金的成分设计和淬透性的关系研究

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７０ １ ， １０ ６ 电话 ： ２ － ６ ３０ ８ ０ ９８ ２ １７ －
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采 用德 国 Ａ Ｅ 公 司制 造 的 ｌｔ ｌ） 真空 自耗 熔 炼 炉 经 ２次 真空 自耗 电弧熔 炼 ，得 到 ￣２ ０ｌｎ ｂ ６ ｌ、质 量 为 ｎ
８％以上 大形 变量 的变形 ， ０ 以使 晶粒 得 到充 分 破碎 ； 再 在 ａ 两 相 区 由 Ｇ Ｍ—０精锻 机 锻成 ２ 的 ＋ Ｆ ｌ ３ｍｍ 棒材 ， 进而 得到 实验 所需 的试 样 。
表１ Ｂ２ Ｔ ２合 金 ２ ０ｋ ０ ｇ铸锭 成 分 分 析 结果 （， ） １ ｔ ％
４ ５ 一 Ｃ－ Ｆ ，是前苏联航空材料研究院（ Ｈ Ｍ） ． Ｖ １ ｒ１ｅ ７ 一 ＢＡ 于 １７ 年开发的高强 、 ９４ 高韧钛合金。该合金在退火
状 态下具 有很 高 的强度 水平 （ ８ ａ ，采 用强化 １ ０ＭＰ ） ０ 处理 ，强度还 可达到 １３０ＭＰ ， 现有 钛合 金 中退 ０ ａ 是 火强度 最 高 的合金 ， 并且 淬透 性 极佳 ， 面淬透 厚 度 截 可达 ２ ０ａ ５ ｍ。 由于截 面厚 度 不受 淬 透 性 限制 ， 采 可 用 普 通 低 成 本模 锻 （ 模 锻锤 上 进 行 ）热 模 锻 和 等 在 、 温模 锻 等多种 工 艺生产 近 净形锻 件 。因此 ， 特别 适合 制造 飞机 大型 承力构 件 。 该合 金 在苏联 已列 入 Ｆ Ｔ ＯＣ 和 ＯＣ Ｔ等 标 准 中 ， 行 工 业 化生 产 ， 于 制 造 伊 尔 进 用 ７ 、６ 安 １４ 雅 克 ４ 、 ２４等飞机 的承 力框 架 及 ６８ 、 ２ 、 ２图 ０ 部件 。该 合 金还 可 用 于制 造 在 ３０ ４０ｏ下 长 期工 ５ ～０ Ｃ
作的机身、 机翼受力件和操作系统等紧固件 ， 以及使
收 稿 日期 ： ０ ６ ０ — ０ ２ ０ — ４ ３
作者简介： 毛小南， ， ９ ６ 男 １６ 年生 ， 教授级高工 ， — 西北有色金属研究院钛合金研究所， 陕西 西安
Ｅ— ｉ： ｏ ｉ ｏ ａ ０ ２ ＠ｙ ｈ ｏ ｃ ｍ．ａ ｍａｌ ｍａ ｘ ａ ｎ ｎ ２ ６ ａ ｏ ．ｏ ｃ
性能测试。 用金相显微镜和扫描电镜分别观测 它们 的组织结构 和断 口形貌。 结果表 明， 合金的淬透性受冷却速度的影 响
很小 。 晶内组织细小 ， 拉伸断 口均呈现韧性断裂。 合金的力学性能与 、 Ｂ稳定合金化元素所决定 的铝 当量（Ａ ］ｑ和钼 ［１ ） ｅ 当量 （Ｍｏ ｅ ） ［ ］ｑ 有关 ， 当合金的铝当量和钼当量具有较好 的匹配时 ， 合金 在具 有较 高的模量强化强度的 同时 ， 合金的淬 透性能也较好。比铰Ｔ ４和 Ｂ ２ 合金的￣ １ ｑ ［ Ｏ］ｑ Ｃ Ｔ２ ａ ］ ，Ｍ ｅ 数据可见 ，Ｔ ２ ｅ Ｂ ２ 合金的［ １ｅ Ａ］ ｑ稍有降低 ， ＭＯ］ｑ 但［ ｅ 则有 较大提
素强烈的提高［ ｏｅ ， Ｍ ］ 对合金的高强 、 ｑ 高韧 、 高淬透性
具有 较大贡 献． 作者从 钛合金 冶金学 的角度对 Ｂ ２ １ ２ １ 。 Ｔ２
的合金设计及合金元素对性能的影响进行 了研究 ， 其
结 果对从 事钛合 金研究者 有参数 价值 。
２ 实验 方 法
２１ 材料 制备 ．
高， 使其 与Ｔ ４合金相 比虽然模 量强度有所损失 ， Ｃ 但在淬透深度 增加 的情况下 ， 固溶强度大 大提 高 ， 弥补 了由于 铝当量 的稍低带来 的强度减少 。 关键词 ： Ｔ ２钛合金 ； Ｂ２ 组织 ；性能 ； 当量 ； 当量 铝 钼
中图 法分 类号 ： Ｇ ４ ．＋ ３ １ Ｔ １６２３ ３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ８－９ ９ ２０ ）６ ０ １－６ １０ 一 ３ （０ ６ ０ － ２ 一 ５ ０
Ｔａ ｅ １ ｃ ｍ ｐ ｓｔ ｎ ｆ ａ ｔｎ ｏ ｆ ０ ｇｆ ２ ｌ ｙ ｂｌ ｏ ｏ ｉｏ ｓｏ ｓ ｇ ｔ ０ ｋ ＢＴ ２ａｌ ｉ ｃ ｉ ｏ２ ｏｒ ｏ
Ａｌ Ｍｏ Ｖ Ｆ ｅ Ｃ ｒ Ｃ Ｎ Ｈ Ｏ Ｔｉ
１ 前
言
用 温度不 超过 ３０。 ５ Ｃ的发动 机风扇 盘 和 叶片 等［ １ 】 。 材料创新 中最 基本 的创新 就是成 分创 新 ， 即合金
Ｂ２ Ｔ ２钛 合 金 （Ｃ ８ 名 义 成 分 为 Ｔ一 Ａ — Ｍ 一 Ｔ １） ｉ５ １５ ｏ
成分 的创 新设计 ， 主要研 究 内容是 合金元 素对 组织 其 和性 能 的作 用及影 响 。 钛合 金成 分设计 中 的关键 问题 主要 包 括 ： １Ｍｏ当量 设 计 准 则 及 对 力 学 性 能 的影 Ａ一 响 。钛合 金 的结构 转变 温 度及 相组 成 与 Ａ一 １Ｍｏ当量 的关 系较 大 。作 为提 高相变 点 的［１ｑ能提 高室温 和 Ａ］ ｅ 高温 强度 、 弹性模 量 、 结 晶温度 ； Ｍ ， Ｃ ，ｅ 再 而 ｏｖ 翁 设 计 ■ ｌ ｌ ■ 炎
毛 小南 ， 张鹏省 ，于兰兰， 少冲 袁
（ 西北 有色金 属研究 院 ， 陕西 西安 ７ ０ １ ） １０ ６
摘 要： Ｂ２ 对 Ｔ ２合金在不同热加工 区塑性变形后 ， 分别进行 空冷 、 冷 、 油 水冷以及炉冷的热处理 ， 随后进行室温力学
３ 结 果 与 讨 论
３１ 冷却速 度对 Ｂ ２ ． Ｔ ２合金性 能的影响
表 ２ 出了试样 经 ８０ｏ 温 ｌｈ后 ，炉冷 至 列 １ Ｃ保 ７ ０。 ６ Ｃ保 温 ｌｈ然 后 分 别 以空冷 、 冷 和水 冷 ３种 ， 油
２０ｋ 的合金锭 ， ０ ｇ 其成分如表 ｌ 所示 。 ／相区进行 在 ３

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国内高温钛合金板材研究现状

国内高温钛合金板材研究现状

龚宗辉等 [27] 针对新型 TA32 钛合金板材的高温拉伸变形 行为进行研究发现，当变形温度为 650℃ ~850℃、应变速率 为 0.1~0.001s-1 时，变形温度以及应变速率会较为明显的影 响 TA32 钛合金板材的流变应力，而变形温度的提升以及应 变速率的减小都会导致合金板材着应变速率的下降，合金板 材的抗拉及屈服强度也将变小，延伸率则有一定的提高 ；在 同样的应变速率条件下，随着变形温度的增加，抗拉及屈服强 度随将减小，延伸率则有一定的提高 ；当变形温度为 650℃、 应变速率为 0.1s-1 时，板材的抗拉强度可达到 680MPa，大约 是常温抗拉强度的百分之八十，当变形温度由 750℃提高到 850℃，板材强度的减小程度，而其塑性性能则较为优异。
Research status of high temperature titanium alloy plate in China
WEN Hao1,2，FENG Jun-ning1,2
（１．Ｂａｏｔｉ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ． ，Ｌｔｄ ，Ｂａｏｊｉ Ｓｈａａｎｘｉ ，７２１０１４； ２．Ｂａｏｊｉ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ． ，Ｌｔｄ ，Ｂａｏｊｉ Ｓｈａａｎｘｉ ，７２１０１４）
TA12A（TA32）合金是在 Ti55 合金的设计基础上对成 分、添加元素进行优化后发明的一种近 α 型高温钛合金，名义 成 分 为 Ti-5.5Al-3.5Sn-3.0Zr-0.7Mo-0.3Si-0.4Nb-0.4Ta[7]。 TA12A（TA32）合金通过加入一定量的 Nb 和 Ta 元素来代 替稀土元素 Nd，来弥补合金表面的抗氧化性，并通过选则氧 元素含量较低的海绵钛及合金添加剂等措施来降低 TA12A （TA32）合金的氧含量，在确保合金热强性以及热稳定性的基 础上，显著改善了合金的可焊性 [17]。该合金的主要品种有叶片 用棒材、盘用饼 / 环材外，锻件用大规格棒材、板材、铸件等。 2.2 Ti60 钛合金
大规格B93铝合金棒材的淬透性研究

大规格B93铝合金棒材的淬透性研究

大规格B93铝合金棒材的淬透性研究蹇海根;姜锋;李金龙;郑秀媛;韦莉莉【摘要】通过硬度测试、X射线衍射分析、有限元模拟以及TEM微观组织观察等手段研究了大规格B93铝合金棒材的淬透性.研究结果表明,淬火后,越靠近棒材中心,晶内和晶界析出的平衡相(MgZn2)数量越多,尺寸越大,120℃/24h时效后的强化效果就越低;而棒材表面则处于完全固溶状态,组织均匀,时效后析出大量细小弥散的η'沉淀相,合金的硬度最高.棒材的淬透层深度为30mm左右,临界淬火冷却速率为15℃/s.%The quench sensitivity of the Al-Zn-Mg-Cu alloy for large sized bars were studied by means of hardness test, X-ray diffraction analysis, finite element simulation and microstrueture observation. The results show that, the closer to the centre of the quenching bars, the larger quantities of equilibrium MgZn2 are observed in the grain inner and on the grain boundary and keep growing up. And small quantity of hardening precipitates are exhibited in the 120℃/24h aging samples. It results in the decline of the age-hardening effect. For the surface of the bar, the second phase was not observed and the homogeneous content in the grain inner was obtained,which may attribute to the super saturated solid solution. A number of η' dispersoid were found at the surface. The dispersi ve phases are able to promote the precipitation strengthening effect and the hardness of the alloy reach the peak. The value of the quenching depth is 30mm, and the critical quench cooling rate is 15℃/s.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2011(031)002【总页数】6页(P18-23)【关键词】B93铝合金;淬透层深度;淬透性;微观组织【作者】蹇海根;姜锋;李金龙;郑秀媛;韦莉莉【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG166.3作为高强高韧铝合金的主体，Al-Zn-Mg-Cu合金具有硬度高、加工性能好等特点，广泛应用于航空航天及民用工业［1，2］。

结构钢的淬透性曲线测定

结构钢的淬透性曲线测定

结构钢的淬透性曲线测定（3学时）一、实验目的1、学会用末端淬火法测定钢的淬透性曲线。

2、学会确定钢的“临界淬透直径”的方法。

二、实验内容：1、概述：钢的淬透性是指钢在淬火时所能得到的淬硬层深度大小的能力，淬硬层是指有钢的表面至半马氏体区的深度。

它决定了钢淬火后，从表面到心部硬度的分布情况。

它是钢的一种热处理工艺性能，它已成为机械设计时合理的选择钢材和生产上正确制定热处理工艺的主要依据之一。

半马氏体区的深度取决于钢的含碳量，图5—1为不同含碳量的碳钢的半马氏体的硬度。

由图可知半马氏体区的深度随含碳量的增加而有规律性的提高。

按国家标准规定淬透性的测定方法有以下两种：1）、碳素工具钢淬透性试验法（GB227—63）；按断口状态评定淬透性的一种方法2）、结构钢末端淬透性试验法（GB225—63）。

适用于碳素及一般合金结构钢。

本实验为结构钢末端淬透性试验。

图5—1 图5—2 图5—3（1）、碳素工具钢淬透性试验法（GB227—63）；按断口状态评定淬透性的一种方法，（2）、结构钢末端淬透性试验法（GB225—63）。

适用于碳素及一般合金结构钢。

本实验为结构钢末端淬透性试验。

2、末端淬透性实验法：末端淬透性试验通常用于测定碳素结构钢及一般合金结构钢的淬透性供实验用的试样，在标准中已作了规定，其尺寸与加工精度如图5—2所示：试样放在控温准确的电炉中加热，淬火加热温度应与该钢种标准技术条件中规定的淬火温度为准，保温时间为30分钟。

加热试样自炉内取出至水淬开始时间不得超过5秒钟淬火时试样应放在特殊支架上冷却，如图5—3所示。

试样支架必须保证在淬火过程水柱垂直向上喷射在试样末中心部位，试样顶端至喷水口距离为12.5毫米，喷水口直径为12.5毫米，在淬火过程中注意不能让水溅到试样侧面。

为了保证冷却条件一致，必须事先调整好水柱的自由高度65±10毫米，支架上有水应事先擦干，淬火过程中水压要稳定，水淬时间不得少于10分钟。

合金元素在高铬铸铁中的作用

合金元素在高铬铸铁中的作用


C和Cr
Mo
Ni和Cu Mn Si V B
另一方面，铬碳比(质量比，下同)影响铸铁中M7C3型碳化物与总碳化物的相对数量。一般铬碳比大 于5就能获得大部分的M7C3型碳化物；同时铬碳比越高，铸铁的淬透性也越好，铬对淬透性的影响主要是 固溶在基体中的铬，基体中固溶的铬含量(质量分数)可用下式估算：
ɯ(Cr)=1.95×铬碳比-2.47
铜的作用与镍相同，但效果没有镍大，亦不溶于碳化物，完全溶于金属基体中，因此可以充分发挥 它提高淬透性的作用。但铜降低Ms温度，会造成较多的残留奥氏体，且铜在奥氏体中的溶解度也不高 (大约在2%左右)，一般添加量在1.5%(质量分数)以下。
含镍、铜较高的高铬铸铁在热处理后常存在较多的奥氏体。这些残留奥氏体在磨损过程的反复冲击 应力作用下会产生相变，在磨损面表层产生压应力，最终导致表层材料的层片状剥落。残留奥氏体的数 量可采用改变淬火温度和保湿时间的方法(使之析出较多的二次碳化物)来降低。这是因为镍和铜全部溶 于奥氏体中，热处理不可能降低其含量，故降低奥氏体稳定性的唯一方法是尽可能减少奥氏体中的碳和 铬，但此时获得的马氏体中的碳含量较低，硬度也随之降低。
ɯ(CE)=4.40-0.054ɯ(Cr) 生产中一般采用亚共晶高铬铸铁，因此共晶点碳含量随铬含量的增加而下降，应在成分设计时引起 足够的重视。
钼元素具有明显的提高淬透性作用，特别在钼的质量分数较高(超过2%以上)时，作用更明显。钼元 素在各相中的分配是这样的：约有50%进入Mo2C中，约有25%进入M7C3型碳化物中，溶入基体的钼含量可 从下式估算：
溶入基体的钼含量(质量分数)=0.23×总的钼含量(质量分数)-0.029
略去常数项，基体中的钼含量大约占高铬铸铁中钼含量的23%左右，这部分能直接起到提高淬透性 的作用。钼对马氏体开始转变温度Ms影响不大。钼若能与铜、锰联合应用时，其提高淬透性的效果更好 。