阅读说明：本技术 消除tc4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法 (Eliminate the method for forging and molding of TC4 titanium alloy slab end month dental impression ) 是由 何军利 王博 张乐 侯朝可 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开的消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法,先选取TC4铸锭并进行开坯；再将坯料修磨干净,加热后改锻；随后将坯料修磨干净,加热后展宽、收边；将处理后的坯料修磨干净,加热后拔长、再收边,完成锻造成型。本发明的锻造成型方法可减少回炉次数,减少临界变形区组织,可显著消除TC4钛合金板坯在成型过程中端头出现的“月牙痕”,保证板坯探伤和高低组织均匀性,消除板坯尖角大圆弧,提高成材率,缩短机加工时,提高生产效率；而且本发明锻造成型方法可生产单重4吨以下,尺寸H(130～200)×W(800～1600)×L(1600～3000)的TC4合金板坯,有很好的应用价值。(The method for forging and molding disclosed by the invention for eliminating TC4 titanium alloy slab end month dental impression first chooses TC4 ingot casting and carries out cogging；It is again that blank reconditioning is clean, change forging after heating；It is then that blank reconditioning is clean, it broadened after heating, receive side；By treated, blank reconditioning is clean, pulls out after heating, receives side again, completes forging molding.Method for forging and molding of the invention, which can be reduced, melts down number, critical strain district's groups are reduced to knit, TC4 titanium alloy slab end occurs in forming process " moon dental impression " can be substantially eliminated, guarantee slab flaw detection and height structural homogenity, eliminate slab wedge angle orthodrome, lumber recovery is improved, when shortening machining, improves production efficiency；And method for forging and molding of the present invention can produce 4 tons of substance hereinafter, size H (130~200) × W (800~1600) × L (1600~3000) TC4 alloy slab, there is good application value.)

消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法

技术领域

本发明属于钛合金板坯成型方法技术领域，具体涉及一种消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法。

背景技术

由于钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀等优点，因此钛合金板坯在舰船、海洋工程、化工、石油工程等领域应用越来越广。但受原材料工艺方法的限制，钛合金价格较高，因此在制造领域，提高材料利用率是降低成本最为有效的方法。

在钛板坯锻造领域，为提高材料利用率，很多锻造工作者尝试多种锻造工艺，以提高材料利用率，应用最为成熟的为无舌锻造，主要用于纯钛的小板坯锻造成型，此方法锻造过程，工艺复杂，而且在成品板坯的端头容易出现月牙痕，成品率低；另外，单块合金板坯的重量需求越来越大，此工艺目前还无法达到要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法，解决了现有锻造方法工艺复杂、成品率低的问题。

本发明所采用的技术方案是，消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法，包括以下步骤：

步骤1，选取TC4铸锭并进行开坯，得到第一坯料；

步骤2，将第一坯料修磨干净，加热后改锻，得到第二坯料；

步骤3，将第二坯料修磨干净，加热后展宽、收边，得到第三坯料；

步骤4，将第三坯料修磨干净，加热后拔长、再收边，完成锻造成型。

本发明的特征还在于，

步骤1中开坯的具体操作为：

首先将TC4铸锭在不大于800℃时入炉，随后升温至800℃，保温120-150min；然后升温至1150±20℃，保温350-480min，出炉；最后对处理后的TC4铸锭两镦两拔，每次镦拔结束后冷却方式均为空冷，得到第一坯料。

两镦两拔中，经处理的TC4铸锭每次镦拔变形量均为37％-40％，且第二次镦拔的终锻温度不小于800℃。

升温过程中的加热保温系数均为0.3-0.7min/mm。

步骤2具体为：

将第一坯料修磨干净并在不大于800℃时入炉，升温至800℃，保温120-150min；

随后升温至相变点温度+20～50℃，保温350-450min，出炉锻造；

最后进行两镦两拔，每次镦拔结束后均进行水冷，完成改锻。

升温过程中加热保温系数为0.3-0.7min/mm；

两镦两拔的每次镦拔变形量为37-40％，且第二次镦拔的终锻温度不小于800℃。

步骤3具体为：

将第二坯料修磨干净并在不大于800℃时入炉，升温至800℃，保温120-150min；

随后升温至相变点温度下20～50℃，保温350-450min，出炉锻造，得到第三坯料；

其中第三坯料的宽度尺寸不小于成品目标锻板宽度+40～50mm，第三坯料的厚度预留15-25％的变形量，第三坯料的收边顺序应从两端向中心，冷却方式为空冷。

升温过程中加热保温系数0.3-0.7min/mm。

步骤4的过程为：

将第三坯料再次修磨干净后加热至相变点下40～50℃，加热保温系数为0.3-0.7min/mm；

然后先将所述第三坯料沿长度方向拔长，拔长过程单锤下压量≤10mm，再沿宽度方向收长度，沿长度方向收宽。

沿长度方向收宽时顺序为从两端向中心收双板舌。

本发明的有益效果是：本发明消除TC4钛合金板坯端头“月牙痕”的锻造成型方法通过“铸锭开坯—相变点上(20～50)℃改锻—相变点下(20～50)℃展宽—打磨—相变点下(40～50)℃收边成型”工艺流程，减少回炉次数，减少临界变形区组织，可显著消除TC4钛合金板坯在成型过程中端头出现的“月牙痕”，保证板坯探伤和高低组织均匀性，消除板坯尖角大圆弧，提高成材率，缩短机加工时，提高生产效率；而且本发明锻造成型方法可生产单重4吨以下，尺寸H(130～200)×W(800～1600)×L(1600～3000)的TC4合金板坯，有很好的应用价值。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法，包括以下步骤：

步骤1，选取TC4铸锭并进行开坯，得到第一坯料；步骤1的目的是破碎粗大铸态组织，避免组织遗传。具体为：

首先将TC4铸锭在不大于800℃时入炉，随后升温至800℃，保温120-150min；然后升温至1150±20℃，保温350-480min，出炉；最后对处理后的TC4铸锭两镦两拔，每次镦拔结束后冷却方式均为空冷，得到第一坯料。两镦两拔中，经处理的TC4铸锭每次镦拔变形量均为37％-40％，且第二次镦拔的终锻温度不小于800℃。加热保温系数均为0.3～0.7min/mm。

步骤2，将第一坯料修磨干净，加热后改锻，得到第二坯料，加热后改锻的目的是确保后续改锻能够按既定工艺实现，保证成型锻造前组织均匀性。

将第一坯料修磨干净并在不大于800℃时入炉，升温至800℃，保温120-150min；随后升温至相变点温度+20～50℃，保温350-450min，出炉锻造；最后进行两镦两拔，每次镦拔结束后均进行水冷，完成改锻。升温过程中加热保温系数为0.3-0.7min/mm；两镦两拔的每次镦拔变形量为37-40％，且第二次镦拔的终锻温度不小于800℃。

步骤3，将第二坯料修磨干净，加热后展宽、收边，得到第三坯料；

将第二坯料修磨干净并在不大于800℃时入炉，升温至800℃，保温120-150min；随后升温至相变点温度下20～50℃，保温350-450min，出炉锻造，得到第三坯料；其中第三坯料的宽度尺寸不小于成品目标锻板宽度+40～50mm，第三坯料的厚度预留15-25％的变形量，第三坯料的收边顺序应从两端向中心，冷却方式为空冷。

升温过程中加热保温系数0.3-0.7min/mm。

步骤4，将第三坯料修磨干净，加热后拔长、再收边，完成锻造成型；保证成型锻造按照既定的工艺实现，同时确保板面平整，尺寸符合工艺要求。

将第三坯料再次修磨干净后加热至相变点下40～50℃，加热保温系数为0.3-0.7min/mm；然后先将第三坯料沿长度方向拔长，拔长过程单锤下压量≤10mm，再沿宽度方向收长度，沿长度方向收宽。

沿长度方向收宽时顺序为从两端向中心收双板舌。

上述锻造成型方法相较传统方法：回炉次数减少，临界变形区组织减少，显著消除TC4钛合金板坯在成型过程中端头出现的“月牙痕”，保证板坯探伤和高低组织均匀性，消除板坯尖角大圆弧，提高成材率，缩短机加工时，提高生产效率。

实施例1

目标产品：TC4合金板坯，长×宽×高具体为：150-₊₅ ¹⁰×1400₀ ⁺¹⁵×2500₀ ⁺⁹⁰。

步骤1，选用锭型为Φ800的TC4铸锭，将铸锭700℃入炉，升温至800℃，保温120min，随后升至1150℃，保温480min；

出炉锻造，完成两镦两拔，空冷，每次镦拔变形量控制在37-40％，终锻温度900℃；加热保温系数均为0.3min/mm。

步骤2，经步骤1处理后，修磨干净，随后在700℃时入炉，升温至800℃，保温120min，随后升至相变点50℃，即1050℃，保温400min，出炉锻造，完成两镦两拔，水冷，每次镦拔变形量控制在37-40％，终锻温度900℃；加热保温系数均为0.3min/mm。

步骤3，经步骤2处理后，修磨干净，780℃入炉，升温至800℃，保温120min，随后升至相变点下40℃即960℃，保温400min，出炉锻造，拔长展宽至H210±10×W1480±10×L～2350，拔长过程端头出现“月压痕”，控制每次单锤下压量≤40mm，长度方向两端头从两边到中心收双板舌，空冷，终锻温度≥800℃。

步骤4，到温装炉，随后升至相变点下40℃即960℃，保温150min，出炉锻造，拔长收宽至H168±5×W1430±10×L～2800，拔长过程端头出现“月压痕”，控制每次单锤下压量≤10mm，长度方向两端头从两边到中心收双板舌，空冷，终锻温度820℃。

实施例2

目标产品：TC4合金板坯，长×宽×高具体为：130-₊₅ ⁵×1800₀ ⁺²⁰×1600₀ ⁺⁷⁰。

步骤1，选用锭型为Φ800的TC4铸锭，将铸锭680℃入炉，升温至800℃，保温135min，随后升至1130℃，保温400min；

出炉锻造，完成两镦两拔，空冷，每次镦拔变形量控制在37-40％，终锻温度900℃；加热保温系数均为0.5min/mm。

步骤2，经步骤1处理后，修磨干净，随后在680℃时入炉，升温至800℃，保温150min，随后升至相变点40℃，即1040℃，保温450min，出炉锻造，完成两镦两拔，水冷，每次镦拔变形量控制在37～40％，终锻温度900℃；加热保温系数均为0.5min/mm。

步骤3，经步骤2处理后，修磨干净，750℃入炉，升温至800℃，保温150min，随后升至相变点下50℃即950℃，保温450min，出炉锻造，拔长展宽至H200±10×W1900±10×L～2400，拔长过程端头出现“月压痕”，控制每次单锤下压量≤30mm，长度方向两端头从两边到中心收双板舌，空冷，终锻温度为820℃。

步骤4，到温装炉，随后升至相变点下50℃即950℃，保温150min，出炉锻造，拔长收宽至H160±5×W1850±10×L～3100，拔长过程端头出现“月压痕”，控制每次单锤下压量≤10mm，长度方向两端头从两边到中心收双板舌，空冷，终锻温度820℃。

实施例3

目标产品：TC4合金板坯，长×宽×高具体为：200⁺⁺¹ ₁ ⁰ ₀×1600-₊₅ ¹⁰×3000₀ ⁺⁷⁵。

步骤1，选用锭型为Φ800的TC4铸锭，将铸锭750℃入炉，升温至800℃，保温150min，随后升至1170℃，保温350min；

出炉锻造，完成两镦两拔，空冷，每次镦拔变形量控制在37～40％，终锻温度950℃；加热保温系数均为0.7min/mm。

步骤2，经步骤1处理后，修磨干净，随后在750℃时入炉，升温至800℃，保温130min，随后升至相变点20℃，即1020℃，保温400min，出炉锻造，完成两镦两拔，水冷，每次镦拔变形量控制在37～40％，终锻温度900℃；加热保温系数均为0.7min/mm。

步骤3，经步骤2处理后，修磨干净，750℃入炉，升温至800℃，保温140min，随后升至相变点下20℃即980℃，保温350min，出炉锻造，拔长展宽至H260±10×W1800±10×L～3200，拔长过程端头出现“月压痕”，控制每次单锤下压量≤25mm，长度方向两端头从两边到中心收双板舌，空冷，终锻温度为850℃。

步骤4，到温装炉，随后升至相变点下45℃即955℃，保温150min，出炉锻造，拔长收宽至H210±5×W1650±10×L～3100，拔长过程端头出现“月压痕”，控制每次单锤下压量≤10mm，长度方向两端头从两边到中心收双板舌，空冷，终锻温度为850℃。