钛合金锻造开裂预防及解决

　根据上述七类钛合金开裂的形式、原因及特点，并结合开裂实例，制定针对性预防措施。同时，需注重提高员工操作水平和默契度，确保关键设备运行状态完好，制定并严格落实适宜的打磨、检验规范，控制好关键点和重要细节等。

　　3.1、端面开裂预防

　　一是运用超声探伤等检测手段务必确保铸锭头部缩孔或尾部冷隔彻底清除干净;二是锻造前，锤砧充分预热至规定温度(≥300℃)，并且镦粗时坯料上下端面盖一层隔热保温棉，减少锤砧吸热，镦粗盖棉已经写入公司钛合金锻造工艺规范，实践证明对于减少坯料端面开裂，效果显著;三是坯料拔长过程，禁止出现变形速度过快、变形不均匀等操作;四是对于某些变形抗力大、流动性差的坯料，镦粗时采用圆弧镦粗板，拔长时从中间往两端赶料，以防端面心部凹陷。

　　3.2、折叠开裂预防

　　一是控制原材料钛合金铸锭或中间过程坯料高径比≤2.5，较合适的高径比范围1.8～2.3;二是铸锭中间部位残留取样槽及坯料折叠开裂部位机加或打磨处理时，务必圆滑过渡，宽深比≥10为宜;三是务必确保锯切、机加等辅助工序产生的尖角凸起和凹坑(比如机加定位孔等)按内控要求打磨处理掉，类似图7所示的坯料台阶、定位孔等必须打磨清除干净，方可继续锻造。

图7 钛合金坯料需排除的尖棱尖角

　　3.3、撕裂预防

　　一是快锻机锻造时单道次单边压下量控制20～30mm范围内，压下速率不要过快(以5～10mm/s为宜);二是确保锤砧边缘弧度≥R40mm，发生变形及时维护处理，并确保锤砧提前预热至300～400℃;三是针对台阶轴类棒材或台阶锻件，台阶处锻造时务必使用磕棍轻压，再分多锤缓慢压下，单锤变形量更要严格控制在30 mm以内，出现撕裂时，分锤修整或及时停锻打磨。

　　3.4、内裂预防

　　一是对于含钨、钼和铌等难熔金属元素的钛合金材料，应从源头入手，加强铸锭熔炼工艺研究，提升熔炼技术水平，减少或消除偏析、夹杂、疏松或冷隔等冶金缺陷的产生;二是针对小规格钛合金坯料，拔长过程务必及时倒棱，并尽量避免坯料夹持端掉头锻造，条件允许时应及时返炉再锻。

　　3.5、纵向开裂预防

　　一是钛合金坯料拔长过程中及时倒棱，禁止出现尖棱、黑棱;二是某些对于温度比较敏感的高温钛合金锻造后进行空冷或盖保温棉缓冷，尽量不采用风冷、水冷、油冷等快速冷却的方式。

　　3.6、脆性开裂预防

　　对于难变形高温钛合金材料，应采用“包棉锻造”：即坯料加热至规定保温时间，将坯料取出，包裹一层保温棉(厚度约10mm，均匀撒一层玻璃丝防护剂)，返炉继续加热(时间根据坯料尺寸和包棉快慢)，出炉锻造，过程及时增盖保温棉，尽量减少坯料温度损失，确保始终在工艺规定的终锻温度以上锻造，实践证明该操作可以显著减少开裂。另外，该类钛合金加热宜采取200～300℃低温入炉，分多段加热，缓慢升温(50～100℃/h)，以确保坯料受热均匀，减少不同部位温度梯度。最后，锻造过程禁止掉料，避免与工装产生剧烈碰撞;冷却过程缓慢、均匀;裂纹打磨完毕进行着色渗透检验等。

　　3.7、表面开裂预防

　　一是对铸锭冶金质量较差导致的表面开裂，应加强熔炼工艺研究，提升熔炼水平，锻造前需彻底清除铸锭冷隔、皮下气孔等冶金缺陷。二是制定加热、锻造工艺时，应深刻总结某试验料加热温度偏低导致严重开裂的教训，综合考虑多方面因素，确保工艺**。