[工学]第3章 钛及钛合金2.pptVIP

⑵合金从不同温度淬火时组织变化规律： 钛合金在(α+β)两相区不同温度淬火，所发生组织转变决定于在加热温度下β相的成分，其对应关系与β相区淬火相同，只是组织中还包含部分不发生转变的初生α相。 CK 右边合金：淬火时β相不发生转变，相应组织为βm。 CK ～ Cs：淬火组织为βr。 ts～ts?：淬火发生部分马氏体转变，相应组织为 α初+α??+βr。 α 成分：淬火，发生β→α?转变，最终组织为α初+α?。 同一成分合金经不同温度淬火可得到下列组织： α?，α初+α?；α初+α??；α初+α??+βr； ；βr及βm ⑶马氏体形态和性能： 根据合金元素含量，马氏体形态分为两种基本类型：板条马氏体和针状马氏体。纯钛和低浓度合金组织为板条马氏体；浓度较高的合金组织为针状马氏体。 纯钛淬火组织形态：锯齿形丛区或锯齿形晶界，每一丛区内包含大量相互平行、位向一致的板条状α?，板条内部为高密度位错。 随着合金浓度增加，板条马氏体转变为针状马氏体，各个针状α?取向不同，内部含有大量孪晶。 合金浓度再增加，淬火形成斜方马氏体α??，其形态与针状α ?类似，因Ms温度低，形成马氏体针更为细小，α??内部有大量密集的细孪晶。 钛合金马氏体不像钢那样能强烈提高硬度。钛合金α?硬度略高于α固溶体，对合金强化作用不大。这是因为前者是碳的间隙固溶体，碳在晶格中造成的畸变很大，后者是置换型的过饱和固溶体，所引起的晶格畸变较小，强化作用小。当α?过饱和度达到最大值时，硬度达到第一个峰值。随后由于形成α??，使硬度下降，当出现ω相时，硬度又出现第二个峰值。 ⑷ω相的形态和性能 钛合金淬火形成的ω相尺寸非常细小（直径约5～l0nm）。 ω相形态、尺寸和稳定性决定于ω／β界面的错配度: 错配度＞0.5％：ω相呈立方体形，尺寸较小，稳定性较低； 错配度＜0.5％：ω相则呈椭球形，尺寸较大，稳定性较高。 淬火态ω相近似呈等轴状（时效ω相呈椭球形或立方体形）。 ω相硬而脆(HB≈500，δ≈0) ，强烈提高合金的硬度和弹性模量，降低塑性（由ω相引起塑性急剧降低的现象，称ω脆性）。产生脆化的原因与位错不能在其中移动有关。 控制淬火、时效工艺、避免低温时效可防止ω相形成；加铝、锆、锡等能抑制ω相的形成。这是由于铝促进回火时α相的形成，而α相长大要消耗β相和ω相，因而降低ω相的稳定性。锆和锡与β稳定元素一起提高β相稳定性，而抑制ω相形成。 钛合金淬火形成的α?、α??、ω和βm是亚稳定相，处于热力学不稳定状态，加热时将发生分解。 亚稳相的分解过程与亚稳相的类型及合金成分、时效规范有关，但最终分解产物为平衡组织α＋β或α+TixMy。 时效分解过程的某一阶段，可以获得弥散的α＋β相，使合金产生弥散强化，这就是钛合金淬火时效强化的基本原理。下面讨论各亚稳定相分解。 时效过程中亚稳定相的分解 六方马氏体α?相有三种分解方式 α?→β+α ⑴ α?→GP区→过渡相→α+ TixMy ⑵ α?→β→β+TixMy ⑶ 含有β同晶元素的钛合金：α?相按⑴分解， β从α?相中直接析出，在α?相界及α?内部孪晶界面上不均匀形核。当合金浓度低时(平衡β相少)，基体α可发生再结晶，消除针状α?痕迹。而合金浓度较高时，β沿α?相边界析出，形成连续片层状，阻止α相再结晶，保留针状α的外形。 含有快共析元素的钛合金：α?按⑵分解。如Ti-Cu系合金与铝合金时效分解相似，先形成与母相共格的富铜GP区，然后再过渡到半共格的中间相(可能是Ti3Cu)，最后形成非共格的Ti2Cu。 含有慢共析元素的钛合金：α?按⑶分解，时效初期从α?相直接析出β相，然后从β相再析出化合物TixMy。该过程非常缓慢，故在一般时效处理后，组织仍为α+β相。 α?的分解： 根据钛合金Ms点高低，斜方马氏体α??以下列两种方式分解： α??→β+α ⑷ α??→β→β相再分解 ⑸ 合金Ms点明显高于室温时，α??按⑷分解。先在α??相中均匀成核形成α相，随后α相不断长大，最后