一、主要熱處理方式

鈦及鈦合金的主要熱處理方式有退火、固溶和時效處理等。

二、熱處理設(shè)備

鈦及鈦合金的熱處理設(shè)備主要分為輥道式、臺車式、真空蠕變校型、真空內(nèi)熱或外熱，立式保護(hù)氣體張力連續(xù)退火爐等。

三、鈦及鈦合金的退火

1.消除應(yīng)力退火

消除應(yīng)力退火的目的是為了消除在冷加工、冷成形及焊接等工藝過程中產(chǎn)生的第一、二類殘余應(yīng)力。消除應(yīng)力退火的溫度比再結(jié)晶溫度約低150~250℃

消除應(yīng)力退火的保溫時間取決于工件的厚度、殘余應(yīng)力大小、選用的退火溫度以及要求消除應(yīng)力的程度。

消除應(yīng)力退火的冷卻方式一般采用空冷，對于大尺寸和形狀復(fù)雜的零件也可采用爐冷

2、完全退火

完全退火目的是為了獲得穩(wěn)定的、具有良好塑性或一定綜合性能的顯微組織。α鈦合金在完全退火時只發(fā)生與再結(jié)品過程有關(guān)的組織和性能交化；而α+β和亞穩(wěn)β鈦合金在退火時，除再結(jié)晶外，還會產(chǎn)生與相變有關(guān)的組織和性能的變化。

鈦合金的完全退火溫度，通常在再結(jié)晶開始溫度以上和β/a+β轉(zhuǎn)變溫度以下的范圍內(nèi)進(jìn)行，a和近a合金在完全退火過程中所發(fā)生的性能變化只與再結(jié)晶過程有關(guān)，而幾乎與退火后的冷卻速度無關(guān)。a+β鈦合金在退火過程中不僅發(fā)生再結(jié)晶過程，而且還發(fā)生相含量和相成分的改變，并受退火冷卻速度的影響。

3.等溫退火、雙重退火和β退火

a+β兩相鈦合金經(jīng)常采用等溫退火和雙重退火

① 等溫退火。等溫退火把合金加熱至再結(jié)晶溫度以上、低于α十β/β相變點(diǎn) 30~100℃的溫度范圍內(nèi)，然后再冷卻到再結(jié)晶溫度以下保溫，最后在空氣中冷卻。等溫退火同上述的退火相比，可使合金具有比較高的塑性、熱穩(wěn)定性和持久強(qiáng)度，合金的組織和性能也穩(wěn)定，所以等溫退火廣泛用于熱強(qiáng)鈦合金。

② 雙重退火。雙重退火是由兩次加熱、兩次保溫和兩次空冷過程所組成。第一次加熱到低于 a+β/β轉(zhuǎn)變點(diǎn) 20~60℃的溫度，保溫而后空冷；第二次加熱到a+β/β轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下300~450℃保溫而后空冷。雙重退火的優(yōu)點(diǎn)是，在第一次退火后空冷會保留部分亞穩(wěn)定相，這些亞穩(wěn)定相在第二次退火時可以全部分解，引起強(qiáng)化效應(yīng)。幾乎所有在高溫下使用的鈦合金都采用雙重退火，甚至有時還采用三重退火的熱處理工藝。

③β退火 多數(shù)的a+β鈦合金，由于加熱到β相區(qū)引起晶粒的迅速長大，使組織粗化，而一直認(rèn)為不能采用β退火。近年來，發(fā)現(xiàn)B退火組織可以明顯地改善a+β鈦合金的斷裂韌性、蠕變抗力和缺口敏感性，但塑性會因此而變差。對某些鈦合金，可以在嚴(yán)格控制加熱溫度和時間的條件下，酌情進(jìn)行β退火處理。

四．鈦及鈦合金的固溶時效處理(強(qiáng)化熱處理)

近年來，a+β和β鈦合金的強(qiáng)化熱處理得到了日益廣泛的應(yīng)用。鈦合金的固溶時效強(qiáng)化效果主要取決于固溶前的加熱溫度、在該溫度下的相濃度、以及固溶相在時效時的強(qiáng)化能力。

1. 固溶工藝的選擇

鈦合金進(jìn)行固溶的目的是為了保留能產(chǎn)生時效強(qiáng)化的亞穩(wěn)定相。a+β合金經(jīng)固溶處理可得到馬氏體或一定量亞穩(wěn)β相。固溶溫度通常選擇在低于。a+β/β轉(zhuǎn)變點(diǎn)40~100℃，固溶后可能得到亞穩(wěn)定相。冷卻采用水冷或油冷方式。固溶必須迅速進(jìn)行，否則會影響合金的性能。

亞穩(wěn)β型鈦合金的固溶是保留亞穩(wěn)定β相。固溶溫度一般選擇在a+β/β轉(zhuǎn)變點(diǎn)以上40~80℃，采用油冷或水冷方式，也可空冷。

2.時效工藝的選擇

鈦合金時效的目的是為了促進(jìn)固溶所保留的亞穩(wěn)定相按一定方式分解，使之引起強(qiáng)化。通常 a+β合金的時效溫度約在500~600℃，時間4~12h，可熱處理的β合金，時效溫度較低，時間也較長，在 450~550℃，8~24h，均采用空冷。

為了控制合金析出相的尺寸、形態(tài)和數(shù)量，某些合金可采用多級時效處理，時效后即可提高合金的塑性和強(qiáng)度，從而使合金具有良好的綜合力學(xué)性能。