鈦合金棒料的生產(chǎn)工序 :切段 →車外圓 →鉆內(nèi) 孔 →熱處理 (800 ℃×120min ,水冷) →再加工。鈦棒在再加工前和再加工過程中數(shù)件棒料出現(xiàn)表面軸向裂紋。

首先分別對再加工前和再加工過程中出現(xiàn)裂紋的工 件進(jìn)行表面裂紋深度測量。結(jié)果表明 ,裂紋的最深 位置在裂紋表面開口較大部位 ,但采用煤油滲透時 , 未發(fā)現(xiàn)穿透性裂紋缺陷。

用 MEF6 光學(xué)顯微鏡觀察所取金相試樣 ,裂紋周圍的顯微組織為正常的α相和β相 ,且均為等軸狀的多邊形晶粒 ;同時在裂紋的末端有少許孔洞 ,且 孔洞的邊緣呈無規(guī)則現(xiàn)象 ,而無裂紋的區(qū)域未發(fā)現(xiàn) 孔洞。由此可見 ,這些孔洞有可能是表層以下的缺 陷由里向外擴(kuò)展到表面的結(jié)果。

用 HRS2150 洛氏硬度計測試裂紋附近材料的 硬度值 ,從檢測結(jié)果看 ,該處的硬度值為 34 HRC 左 右 ,比其他部位的硬度值偏高 2 HRC , 并且均勻 性差。

鈦棒廠家將試樣沿裂紋方向打開 ,肉眼觀察 ,斷裂面平 整 ,呈黑色。用 KYKY23800 型掃描電鏡觀察 ,斷口 表面氧化嚴(yán)重 ,裂紋源和擴(kuò)展區(qū)難以識別 ,整個裂紋 斷面呈現(xiàn)冰糖狀的沿晶斷裂形貌

TC4鈦棒從無損檢測、金相分析、掃描電鏡和能譜分析結(jié)果知 ,工件裂紋的最深位置在裂紋表面開口較大部 位處 ,裂紋周圍的顯微組織均勻正常 ,未見任何成分 偏析及夾雜等缺陷。從斷口的微觀形貌發(fā)現(xiàn) ,材料 中存在一些微小二次裂紋和析出的第二相 ,能譜分 析結(jié)果表明 ,該第二相鋁含量很高 ,極易形成脆性相 ( Ti3 Al) ,它的存在阻礙了滑移 ,促進(jìn)局部應(yīng)力升高 而形成裂紋 ;同時它又破壞了金屬基體的 連接強(qiáng)度 ,在再次加工過程中 ,由于應(yīng)力較大而引起 開裂。另外 ,有些第二相沿晶界析出 ,導(dǎo)致 晶界脆化 ,由此在機(jī)加工所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力作用 下 ,使工件內(nèi)的裂紋向工件表面擴(kuò)展 ,最后導(dǎo)致工件 在熱處理后在有裂紋的斷口處呈黑色(對于鈦合金 , 當(dāng)加熱溫度 > 550 ℃時 ,其中的鈦與氧就會發(fā)生反應(yīng) 形成氧化層 )。

結(jié)論

(1) 鈦合金棒料表面裂紋是在熱處理前產(chǎn)生的。

(2) 材料中存在的一些微小二次裂紋和析出的 脆性相 ,破壞了金屬基體的連接強(qiáng)度 ,有些第二相沿 晶界析出 ,導(dǎo)致晶界脆化 ,在機(jī)加工或熱處理產(chǎn)生的 殘余應(yīng)力作用下 ,引起了工件裂紋的擴(kuò)展。