GWDL高溫真空處理爐對鈦合金的熱處理強化特點如下：

1.1  鈦合金的分類

鈦合金可分為三類，鈦合金分類的三維相圖是較為明顯的示意圖，見圖1所示。

α鈦合金，包括工業(yè)純鈦,，TA5(Ti-4Al-0.005B),、TA7(Ti-5Al-2.5Sn)等，該類合金不能通過熱處理強化,，只能退火,，組織穩(wěn)定，常溫強度不高,。

近α鈦合金,，該合金含有少量的β穩(wěn)定元素（2%）,，組織中含有7%-15%的β相,，如材料牌號：TC1(Ti-2Al-1.5Mn)、 TC2(Ti-4Al-1.5Mn),，該類材料對熱處理制度不敏感,。

α+β鈦合金，又稱馬氏體α+β型鈦合金,，含有15%-40% β相,，典型代表材料TC4(Ti-6Al-4V),、熱強鈦合金TC6(Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si),、制造緊固件的典型代表材料TC16(Ti-3Al-5Mo-4.5V)等，它們可以通過炬星熱處理強化,，即：固溶處理+時效（彌散強化）,。

亞穩(wěn)定β型鈦合金，材料含有臨界濃度的β穩(wěn)定元素,。該類合金經(jīng)退火后具有良好的加工性,，可以熱處理強化，經(jīng)淬火+時效處理后可以達到很高的強度,，并且亞穩(wěn)定β型鈦合金在室溫強度,、斷裂韌性和淬透性優(yōu)于α+β鈦合金,，典型代表材料牌號TB2(Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al)、TB5(Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)和TB8（Ti-15Mo -3Al-2.7Nb-0.2Si）,，TB8(β21s)鈦合金為高強度鈦合金,，高溫性能良好，具有優(yōu)良的冷軋和冷成型性,，是公認(rèn)的用于飛機上高強度彈簧材料,。

穩(wěn)定β型鈦合金，β穩(wěn)定元素的含量超過一定數(shù)值后β轉(zhuǎn)變溫度就會降到室溫以下,，金相組織為單相β組織,，代表牌號美國Alloy C(Ti-35V-15Cr)。

1.2  鈦合金冷卻過程的相變

鈦合金被裝入真空爐加熱后,，精確控制鈦合金零件冷卻的相變過程,，從而得到不同的組織結(jié)構(gòu)。炬星熱處理強化的基礎(chǔ)是鈦合金加熱及冷卻產(chǎn)生相變,，鈦合金自高溫快速冷卻時,，發(fā)生馬氏體相變，β相可以轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體（六方馬氏體α＇或斜方馬氏體α＇＇）,、ω相或過冷β相（即β＇）,。以Ti-5Cr-3Al鈦合金為例[5]，闡明亞穩(wěn)定β相等溫轉(zhuǎn)變過程,，如圖2所示,。

從圖2中可以看出，冷卻時β相發(fā)生轉(zhuǎn)變,，如果工藝過程要得到馬氏體相變,，只有加大冷卻速度：當(dāng)合金從固溶溫度快速冷卻（水中淬火），β相→α＇（hcp,，馬氏體）,；當(dāng)冷卻速度較慢時（油中冷卻），部分β相→ω相（三角結(jié)構(gòu)）,；當(dāng)冷卻速度更低時（加壓充氣冷卻）,，β相→α＇+ω；當(dāng)冷卻速度非常低時（空氣冷卻）,，β相→α+β,；在520 ℃～720 ℃范圍內(nèi)，當(dāng)冷卻速度非常緩慢（或在共析溫度以下長時間等溫加熱）,，發(fā)生共析分解β相→α+TiCr2(化合物),，即α相在原始的β相界形核并長大。

因此，實現(xiàn)鈦合金材料的熱處理強化,，淬火是鈦合金熱處理強化的必要前提,，淬火過程的冷卻速度起決定因素。

1.3  鈦合金熱處理強化特點

鈦合金在加熱和冷卻過程中會發(fā)生相變,，對于不同合金體系可以通過控制其各自的相變過程,，從而得到不同的組織結(jié)構(gòu)。通過不同介質(zhì)的鈦合金冷卻試驗,，可以發(fā)現(xiàn)鈦合金熱處理強化特點主要表現(xiàn)為：

（1）淬火過程應(yīng)盡量避免形成ω相,，ω相會使材料變脆，當(dāng)然,，采用高溫時效可使ω相分解；

（2）反復(fù)熱處理相變不能細(xì)化鈦合金晶粒,，這點不同于鋼鐵材料,；

（3）α+β型鈦合金熱處理淬火后淬透性不高，淬火熱應(yīng)力大,，很易引起長桿狀零件變形,，因此長桿狀工件只能豎向裝入爐內(nèi)加熱，并縱向進入淬火介質(zhì)內(nèi),，基于工件減少變形研發(fā)的立式真空淬火爐為鈦合金熱處理過程適當(dāng)?shù)販p少淬火變形提供了條件,；

（4）馬氏體相變不能使鈦合金得到強化，只能通過淬火時形成的穩(wěn)定相（包括馬氏體相）的時效分解,，即彌散強化,。熱處理強化對α鈦合金是無效的，熱處理強化主要用于α+β型鈦合金和β型鈦合金,。