專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于制作刀具的鈦合金及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦合金及制備方法，特別涉及一種用于制作刀具的鈦合金及制備方法。
背景技術(shù)：
目前，在一些行業(yè)中，特別是在軍工行業(yè)中，基本上都要使用鈦合金進(jìn)行刀具的制作，但是，現(xiàn)有的鈦合金所制作刀具的硬度HRC值普遍小于46，一些作業(yè)中所用刀具的硬度HRC值要大于50才能滿(mǎn)足要求，這樣在一些環(huán)境中(如在進(jìn)行潛水等相關(guān)作業(yè)過(guò)程中)現(xiàn)有的鈦合金所制作出的刀具就滿(mǎn)足不了要求，為了保證軍工等相關(guān)行業(yè)所用刀具的硬度，現(xiàn)急需開(kāi)發(fā)出一種用于刀具制作的鈦合金。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決使用現(xiàn)有的鈦合金所制作刀具的硬度滿(mǎn)足不了要求的問(wèn)題而提供的一種用于制作刀具的鈦合金及制備方法。本發(fā)明所述的用于制作刀具的鈦合金是由Ti、Al、V、Cr、Fe、Mo、W、Zr、O和Si組成，各種成分的重量百分比為 Ti 76. 6% ；A1 3% ；V 4% ；Cr 5% ；Fe 2% ；Mo 7% ；ff 1% ；Zr 1% ；0
0.2% ；Si 0. 2%。上述用于制作刀具的鈦合金制備方法如下所述第一步、混合按重量百分比取Ti 76. 6% ；A1 3% ；V 4% ；Cr 5% ；Fe 2% ；Mo 7% ；ff1% ；Zr 1% ；0 0. 2% ；Si 0. 2%，把各種材料放入布料機(jī)內(nèi)進(jìn)行充分的混合，Ti顆粒的粒度為
O.83—25. 4mm ；第二步、電極制作把第一步中混合好的合金放入到2500噸立式油壓機(jī)磨具內(nèi)進(jìn)行擠壓，每節(jié)電極的重量為45Kg ；第三步、真空爐內(nèi)進(jìn)行熔煉把第二步中制作好的電極放入到真空爐中進(jìn)行熔煉，在真空爐中要進(jìn)行三次熔煉，具體熔煉過(guò)程如下所述一次熔煉使用氬弧焊機(jī)把第二步中制作好的八節(jié)電極進(jìn)行焊接在一起后，放入到真空爐內(nèi)，真空爐內(nèi)的真空值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后開(kāi)始熔煉，熔煉時(shí)真空爐內(nèi)的電流為6000A，熔煉溫度為1600-1700°C，熔煉時(shí)間為2-2. 5h，熔煉完成后，往真空爐內(nèi)充氬氣進(jìn)行降溫，爐內(nèi)溫度降到200-300°C時(shí)所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進(jìn)行打磨處理；二次熔煉使用氬弧焊機(jī)把一次熔煉后打磨好的兩塊鈦合金錠進(jìn)行焊接在一起后，放入到真空爐內(nèi)，真空爐內(nèi)的真空值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后開(kāi)始熔煉，熔煉時(shí)真空爐內(nèi)的電流為8200A,熔煉溫度為1700-1800°C，熔煉時(shí)間為3_4h，熔煉完成后，往真空爐內(nèi)充氬氣進(jìn)行降溫，爐內(nèi)溫度降到200-300°C時(shí)所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進(jìn)行打磨處理；三次熔煉使用氬弧焊機(jī)把二次熔煉后打磨好的兩塊鈦合金錠進(jìn)行焊接在一起后，放入到真空爐內(nèi)，真空爐內(nèi)的真空值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后開(kāi)始熔煉，熔煉時(shí)真空爐內(nèi)的電流為10000-12000A，熔煉溫度為1800-1950°C，熔煉時(shí)間為4. 5_5h，熔煉完成后，往真空爐內(nèi)充氬氣進(jìn)行降溫，爐內(nèi)溫度降到200°C時(shí)所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進(jìn)行打磨處理，并且取樣進(jìn)行化學(xué)分析，經(jīng)過(guò)檢測(cè)把達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的鈦合金再進(jìn)行探傷處理；第四步、開(kāi)坯把第三步中經(jīng)過(guò)真空爐熔煉后的經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格并被處理好的鈦合金錠加熱到1200°C后鍛成毛板坯，使用車(chē)床和刨床銑掉毛板坯表面的氧化層和吸氣層后使用砂輪進(jìn)行表面的修理；第五步、軋制開(kāi)坯后處理好的鈦合金要經(jīng)過(guò)初軋、精軋、退火處理和冷軋的過(guò)程，具體過(guò)程如下所述初軋把第四步中表面處理好的板坯放入到1600噸的熱軋機(jī)內(nèi)進(jìn)行初軋，初軋的溫度為1000°c，軋制好后進(jìn)行中斷及處理；精軋把經(jīng)過(guò)初軋?zhí)幚砗玫陌鍡l再進(jìn)行第二次精軋，精軋時(shí)的溫度為930°C ；退火處理把精軋好的板條進(jìn)行退火處理，退火溫度為850°C，表面要去掉氧化皮 或進(jìn)行酸堿洗；冷軋把退火處理后的板條放到1500噸四輥式冷軋機(jī)上進(jìn)行冷軋后進(jìn)行剪切包裝。采用上述方法制備的鈦合金在制作刀具時(shí)還要進(jìn)行形變熱處理和固溶時(shí)效處理，具體如下所述形變熱處理板材冷軋制后下料直接進(jìn)行多級(jí)時(shí)效處理，利用在冷軋制時(shí)內(nèi)部形成高密度位錯(cuò)、高密度缺陷、高的內(nèi)能來(lái)進(jìn)行多級(jí)時(shí)效進(jìn)行強(qiáng)化。多級(jí)時(shí)效工藝是把板材加熱到380°C后保持lh，然后進(jìn)行自然冷卻后再把板材加熱到430°C保持2h，在進(jìn)行自然冷卻后把板材加熱到460°C保持5h后進(jìn)行自然冷卻，這是利用軋制工藝細(xì)化了組織及軋制后板材處理狀態(tài)，再投入電能調(diào)整組織變化，這種變化達(dá)到人們需要的組織狀態(tài)，具有均勻細(xì)化組織狀態(tài)才能達(dá)到高硬度刀具的要求，即刀中透出刀刃的鋒利。另外，本合金添加了金屬元素W，和雜質(zhì)元素的氧，1%W可大大助推時(shí)效的強(qiáng)化(硬化)作用，而雜質(zhì)元素氧此時(shí)不是有害的元素，而是時(shí)效過(guò)程中的內(nèi)動(dòng)力，達(dá)到高的時(shí)效響應(yīng)速率，能極大地提高板材的HRC值，氧又能加快硬化進(jìn)程，大大節(jié)約電能。固溶時(shí)效處理在進(jìn)行固溶處理前，先測(cè)定板材的相變點(diǎn)后再進(jìn)行固溶處理。在相變溫度以上40-50°C，以每分鐘升溫速度高達(dá)100-200°C /分鐘(加熱快速升溫)，保溫3_6分鐘后，立即淬入強(qiáng)對(duì)流水中，在板材的內(nèi)部組織形成高空位密度為時(shí)效形核打下組織條件。多級(jí)時(shí)效處理把板材加熱到380°C保持I. 5h,板材進(jìn)行自然冷卻后再加熱到430°C保持3h，然后在進(jìn)行自然冷卻后把板材加熱到480°C保持9h后進(jìn)行自然冷卻，這里的要點(diǎn)是快速加熱，強(qiáng)制冷卻，保溫時(shí)間控制下線(xiàn)越短越好，以防晶粒長(zhǎng)大。本發(fā)明的有益效果使用本發(fā)明所述的鈦合金所生產(chǎn)出的刀具HRC值在55以上，完全能夠滿(mǎn)足相關(guān)作業(yè)中對(duì)刀具的硬度要求，而且重量輕、無(wú)磁性，能夠廣泛地應(yīng)用到軍工行業(yè)中，也能滿(mǎn)足其他相關(guān)民用行業(yè)的需要，另外，本發(fā)明所述鈦合金的生產(chǎn)過(guò)程比較節(jié)能，產(chǎn)品生產(chǎn)成本低，能夠極大地提高企業(yè)的生產(chǎn)效益，市場(chǎng)前景廣闊。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的用于制作刀具的鈦合金是由Ti、Al、V、Cr、Fe、Mo、W、Zr、O和Si組成，1440Kg鈦合金中各種成分的含量為T(mén)i 1103Kg ；A1 43. 2Kg ；V 57. 6Kg ；Cr 72Kg ；Fe28. 8Kg ；Mo 100. 8Kg ；ff 14. 4Kg ；Zr 14. 4Kg ；0 2. 9Kg ；Si 2. 9Kg。上述用于制作刀具的鈦合金制備方法如下所述
第一步、混合取Ti 1103Kg ；A1 43. 2Kg ；V 57. 6Kg ；Cr 72Kg ；Fe 28. 8Kg ；Mo100. 8Kg ；ff 14. 4Kg ；Zr 14. 4Kg ；0 2. 9Kg ；Si 2. 9Kg，把各種材料放入布料機(jī)內(nèi)進(jìn)行充分的混合，Ti顆粒的粒度為O. 83-25. 4mm ；第二步、電極制作把第一步中混合好的合金放入到2500噸立式油壓機(jī)磨具內(nèi)進(jìn)行擠壓，每節(jié)電極的重量為45Kg ；第三步、真空爐內(nèi)進(jìn)行熔煉把第二步中制作好的電極放入到真空爐中進(jìn)行熔煉，在真空爐中要進(jìn)行三次熔煉，具體熔煉過(guò)程如下所述一次熔煉使用氬弧焊機(jī)把第二步中制作好的八節(jié)電極進(jìn)行焊接在一起后，放入到真空爐內(nèi)，真空爐內(nèi)的真空值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后開(kāi)始熔煉，熔煉時(shí)真空爐內(nèi)的電流為6000A，熔煉溫度為1600-1700°C，熔煉時(shí)間為2-2. 5h，熔煉完成后，往真空爐內(nèi)充氬氣進(jìn)行降溫，爐內(nèi)溫度降到200-300°C時(shí)所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進(jìn)行打磨處理；二次熔煉使用氬弧焊機(jī)把一次熔煉后打磨好的兩塊鈦合金錠進(jìn)行焊接在一起后，放入到真空爐內(nèi)，真空爐內(nèi)的真空值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后開(kāi)始熔煉，熔煉時(shí)真空爐內(nèi)的電流為8200A,熔煉溫度為1700-1800°C，熔煉時(shí)間為3_4h，熔煉完成后，往真空爐內(nèi)充氬氣進(jìn)行降溫，爐內(nèi)溫度降到200-300°C時(shí)所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進(jìn)行打磨處理；三次熔煉使用氬弧焊機(jī)把二次熔煉后打磨好的兩塊鈦合金錠進(jìn)行焊接在一起后，放入到真空爐內(nèi)，真空爐內(nèi)的真空值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后開(kāi)始熔煉，熔煉時(shí)真空爐內(nèi)的電流為10000-12000A，熔煉溫度為1800-1950°C，熔煉時(shí)間為4. 5_5h，熔煉完成后，往真空爐內(nèi)充氬氣進(jìn)行降溫，爐內(nèi)溫度降到200°C時(shí)所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進(jìn)行打磨處理，并且取樣進(jìn)行化學(xué)分析，經(jīng)過(guò)檢測(cè)把達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的鈦合金再進(jìn)行探傷處理；第四步、開(kāi)坯把第三步中經(jīng)過(guò)真空爐熔煉后的經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格并被處理好的鈦合金錠加熱到1200°C后鍛成毛板坯，使用車(chē)床和刨床銑掉毛板坯表面的氧化層和吸氣層后使用砂輪進(jìn)行表面的修理；第五步、軋制開(kāi)坯后處理好的鈦合金要經(jīng)過(guò)初軋、精軋、退火處理和冷軋的過(guò)程，具體過(guò)程如下所述初軋把第四步中表面處理好的板坯放入到1600噸的熱軋機(jī)內(nèi)進(jìn)行初軋，初軋的溫度為1000°c，軋制好后進(jìn)行中斷及處理；精軋把經(jīng)過(guò)初軋?zhí)幚砗玫陌鍡l再進(jìn)行第二次精軋，精軋時(shí)的溫度為930°C ；退火處理把精軋好的板條進(jìn)行退火處理，退火溫度為850°C，表面要去掉氧化皮或進(jìn)行酸堿洗；冷軋把退火處理后的板條放到1500噸四輥式冷軋機(jī)上進(jìn)行冷軋后進(jìn)行剪切包裝。
權(quán)利要求
1.一種用于制作刀具的鈦合金，其特征在于是由Ti、Al、V、Cr、Fe、Mo、W、Zr、0和Si組成，各種成分的重量百分比為 Ti 76. 6% ；A1 3% ；V 4% ；Cr 5% ；Fe 2% ；Mo 7% ；ff 1% ；Zr 1% ；00.2% ；Si 0. 2%。
2.—種權(quán)利要求I所述的用于制作刀具的鈦合金，其制備方法如下所述 第一步、混合按重量百分比取 Ti 76. 6% ；A1 3% ；V 4% ；Cr 5% ；Fe 2% ；Mo 7% ；ff 1%;Zr 1% ；0 0. 2% ；Si 0. 2%，把各種材料放入布料機(jī)內(nèi)進(jìn)行充分的混合，Ti顆粒的粒度為O.83-25. 4mm ； 第二步、電極制作把第一步中混合好的合金放入到2500噸立式油壓機(jī)磨具內(nèi)進(jìn)行擠 壓，每節(jié)電極的重量為45Kg ； 第三步、真空爐內(nèi)進(jìn)行熔煉把第二步中制作好的電極放入到真空爐中進(jìn)行熔煉，在真空爐中要進(jìn)行三次熔煉，具體熔煉過(guò)程如下所述 一次熔煉使用氬弧焊機(jī)把第二步中制作好的八節(jié)電極進(jìn)行焊接在一起后，放入到真空爐內(nèi)，真空爐內(nèi)的真空值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后開(kāi)始熔煉，熔煉時(shí)真空爐內(nèi)的電流為6000A，熔煉溫度為1600-1700°C，熔煉時(shí)間為2-2. 5h，熔煉完成后，往真空爐內(nèi)充氬氣進(jìn)行降溫，爐內(nèi)溫度降到200-300°C時(shí)所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進(jìn)行打磨處理； 二次熔煉使用IS弧焊機(jī)把一次熔煉后打磨好的兩塊鈦合金錠進(jìn)行焊接在一起后，放入到真空爐內(nèi)，真空爐內(nèi)的真空值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后開(kāi)始熔煉，熔煉時(shí)真空爐內(nèi)的電流為8200A，熔煉溫度為1700-1800°C，熔煉時(shí)間為3-4h，熔煉完成后，往真空爐內(nèi)充氬氣進(jìn)行降溫，爐內(nèi)溫度降到200-300°C時(shí)所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進(jìn)行打磨處理； 三次熔煉使用IS弧焊機(jī)把二次熔煉后打磨好的兩塊鈦合金錠進(jìn)行焊接在一起后，放入到真空爐內(nèi)，真空爐內(nèi)的真空值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后開(kāi)始熔煉，熔煉時(shí)真空爐內(nèi)的電流為10000-12000A，熔煉溫度為1800-1950°C，熔煉時(shí)間為4. 5_5h，熔煉完成后，往真空爐內(nèi)充氬氣進(jìn)行降溫，爐內(nèi)溫度降到200°C時(shí)所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進(jìn)行打磨處理，并且取樣進(jìn)行化學(xué)分析，經(jīng)過(guò)檢測(cè)把達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的鈦合金再進(jìn)行探傷處理； 第四步、開(kāi)坯把第三步中經(jīng)過(guò)真空爐熔煉后的經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格并被處理好的鈦合金錠加熱到1200°C后鍛成毛板坯，使用車(chē)床和刨床銑掉毛板坯表面的氧化層和吸氣層后使用砂輪進(jìn)行表面的修理； 第五步、軋制開(kāi)坯后處理好的鈦合金要經(jīng)過(guò)初軋、精軋、退火處理和冷軋的過(guò)程，具體過(guò)程如下所述 初軋把第四步中表面處理好的板坯放入到1600噸的熱軋機(jī)內(nèi)進(jìn)行初軋，初軋的溫度為1000°C，軋制好后進(jìn)行中斷及處理； 精軋把經(jīng)過(guò)初軋?zhí)幚砗玫陌鍡l再進(jìn)行第二次精軋，精軋時(shí)的溫度為930°C ； 退火處理把精軋好的板條進(jìn)行退火處理，退火溫度為850°C，表面要去掉氧化皮或進(jìn)行酸堿洗； 冷軋把退火處理后的板條放到1500噸四輥式冷軋機(jī)上進(jìn)行冷軋后進(jìn)行剪切包裝。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于制作刀具的鈦合金及制備方法，用于制作刀具的鈦合金是由Ti、Al、V、Cr、Fe、Mo、W、Zr、O和Si組成，各種成分的重量百分比為T(mén)i 76.6%；Al 3%；V 4%；Cr 5%；Fe 2%；Mo 7%；W 1%；Zr 1%；O 0.2%；Si 0.2%，鈦合金制備方法第一步、混合；第二步、電極制作；第三步、真空爐內(nèi)進(jìn)行熔煉在真空爐中要進(jìn)行三次熔煉；第四步、開(kāi)坯；第五步、軋制；有益效果使用本發(fā)明所述的鈦合金所生產(chǎn)出的刀具HRC值在55以上，而且重量輕、無(wú)磁性，產(chǎn)品生產(chǎn)成本低，能夠極大地提高企業(yè)的生產(chǎn)效益，市場(chǎng)前景廣闊。
文檔編號(hào)C22B9/16GK102851542SQ20121037750
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者陳國(guó)財(cái), 楊文甲, 單學(xué)鋒, 陳蘇, 晁雷, 張寶利 申請(qǐng)人:陳國(guó)財(cái)