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)制坯的顯微組織對材料的流動應(yīng)力和超塑性有直接的影響，尤其對鍛后組織影響較大，不能企圖通過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)展趨勢是利用常規(guī)鍛造預(yù)制坯，最后進(jìn)行等溫或熱模終鍛。