TC4鈦合金、TC11鈦合金、高溫合金的熱模鍛造與常規(guī)鍛造的優(yōu)勢(shì)分析

與等溫鍛造一樣，鈦合金加工技術(shù)熱模鍛造也是一種較有發(fā)展前途的精密鍛造工藝。所不同的是熱模鍛造的模具溫度高于普通鍛造的模具溫度，但低于等溫鍛造的模具溫度。典型的熱模鍛造模具溫度比坯料溫度低110～225℃。與等溫鍛造相比較，模具溫度的降低，可以較廣泛地選用模具材料，但成形很薄和復(fù)雜形狀鍛件的能力稍差。

熱模鍛造與常規(guī)鍛造相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)降低鍛件材料消耗因熱模鍛造時(shí)，減輕了模具接觸坯料的激冷和材料的加工硬化，提高了材料的可鍛能力，因此允許鍛件帶有較小圓角半徑、較小拔模斜度和較小鍛造余量，從而大大減少了鍛件的質(zhì)量。例如，某Ti-6Al-4V合金結(jié)構(gòu)零件，質(zhì)量為28kg，采用常規(guī)鍛造工藝生產(chǎn)的鍛件質(zhì)量為154kg，而采用熱模鍛造工藝生產(chǎn)的鍛件質(zhì)量為109kg，兩種方法相差45kg。

(2)減少鍛造操作次數(shù)，提高壓力機(jī)的工作能力因熱模鍛造時(shí)，模具溫度較高，坯料溫降少，常規(guī)鍛造需兩火、三火或更多火才能成形的鍛件，熱模鍛造只需一次，多則兩火就能完成。又由于熱模鍛造，金屬的變形抗力較低，相對(duì)地增大了設(shè)備的工作能力。

(3)減少鍛件的機(jī)械加工量因?yàn)樯a(chǎn)的鍛件接近零件的重量和輪廓尺寸，故與常規(guī)鍛造生產(chǎn)的鍛件相比較，機(jī)械加工中材料的去除量減少。

(4)產(chǎn)品的均勻性較好因鍛造過(guò)程中，溫度梯度大為減小，由溫度梯度造成的變形不均易減輕，故產(chǎn)品的組織及性能的均勻性、一致性優(yōu)于常規(guī)鍛造生產(chǎn)鍛件，但不及等溫鍛造生產(chǎn)的鍛件。

熱模鍛造時(shí)，坯料雖有溫降，但仍處在鍛造溫度范圍，變形抗力上升不像常規(guī)鍛造時(shí)那樣急劇。熱模鍛造時(shí)使用的應(yīng)變速率在0.05～0.2s-1范圍內(nèi)變化，若應(yīng)變速率太低，坯料溫度可能降低。

在鈦合金的熱模鍛造中，鍛造加熱溫度、應(yīng)變速率、預(yù)成形坯的顯微組織和保壓時(shí)間是極重要的因素，對(duì)成形件的尺寸精度和顯微組織起決定的作用。通常較低的應(yīng)變速率和較長(zhǎng)的保壓時(shí)間提高了精密成形的可能性。而預(yù)制坯的顯微組織對(duì)材料的流動(dòng)應(yīng)力和超塑性有直接的影響，尤其對(duì)鍛后組織影響較大，不能企圖通過(guò)等溫鍛造或熱模鍛造完全消除原材料中的缺陷和晶粒不均勻。

目前，鈦合金、高溫合金是否采用熱模鍛造工藝主要取決于鍛件總成本或產(chǎn)品的均勻性和一致性的需要。該工藝發(fā)展趨勢(shì)是利用常規(guī)鍛造預(yù)制坯，最后進(jìn)行等溫或熱模終鍛。