TC4钛合金棒材的缺陷分析(图文)

钛棒及钛合金是20世纪50年代兴起的一种重要金属结构材料，其中TC4合金是国内外应用最广泛的a+β型钛合金，由于它具有比强度高、耐腐蚀性好和综合性能优越等特点，在航空航天、化工机械、医药工程等行业得到广泛应用。TC4合金常见的缺陷有合金元素的偏析和夹杂物、铸造组织的残留、脆化层、氢脆以及脆性和锻造裂纹等。某单位在对TC4钛合金棒料加工的产品进行机加工时发现在其表面上有一处4.3mmX0.68mm左右的裂纹，为分析该缺陷产生的原因，避免类似缺陷的发生，笔者采用各种理化检验手段对该TC4钛合金产品进行了分析。

    TC4棒改锻环件工艺是在950°C两火次加热，锻造成饼材，饼材扩口成环材，其缺陷的产生有可能是因为改锻工艺不当造成开裂，也有可能是棒材本身存在着冶金缺陷如夹杂、偏析、气孔等，而在随后的改锻过程中由冶金缺陷造成开裂。综合缺陷的左、右特征可以判断此缺陷是由于氧化的海绵钛在熔炼过程中形成的，海绵钛微弱氧化熔化后形成低密度偏析缺陷区，海绵钛严重氧化熔化后形成富氧的夹杂，此缺陷是冶金缺陷。缺陷区富氧含碳和少量氮会使此区域硬度增高和变脆，有时还会形成脆性相TAl，在热锻造过程中，此区域变形能力和变形协调能力都很差，熔炼形成的粗大的片状a和亮块很难破碎，组织易表现为粗大，也易产生裂纹，是对材料危害比较大的缺陷。

根据熔炼工艺，此类缺陷容易在铸锭的底部出现，熔化起弧时，起弧电流不稳定容易使底部铺撒的海绵钛氧化和熔化的不充分，形成夹杂和偏析区，探伤时不易发现。为了防止此缺陷给产品带来的危害，铸锭的底部应锯切掉名义直径6%～8%的长度。