钛合金β相变点什么意思

你好，钛合金一般使用氩弧焊焊接，其特点如下：

钛及钛合金的焊接特点:

（1） 杂质元素的沾污引起脆化

钛是一种活性元素,特别是在焊接高温下非常容易吸收氮、氢、氧,从而

使焊缝的硬度、强度增加,塑性、韧性降低,引起脆化.碳也会与钛形成硬而脆的TiC,易引起裂纹.因此,宇航钛业提醒您钛及钛合金焊接时必须进行有效的保

护,防止空气或其他因素的污染.因此钛及钛合金焊接不能采用气焊或焊条电弧焊方法进行,否则接头满足不了焊接质量要求,一般只能采用氩气保护或在真空下焊

接.

（2）焊接相变引起的接头塑性下降

常用的工业纯钛为α合金,宇航钛业在十几年的生产加工中体会到焊接时由于钛导热差、比热小、高温停留时间长、冷却速度慢,易形成粗大结晶；若采用加速冷却,又易产生针状α组织,也会使塑性下降.

（3）产生焊接裂纹

钛合金焊接时产生的焊接热裂纹的几率极小,只有当焊丝或母材质量不问题时才可能产生热裂纹.由氢引起的冷裂纹是钛合金焊接时应注意防止的,焊接时熔池和低温区母材中的氢向热影响区扩散,引起热影响区含氢量增加,造成热影响区出现延迟裂纹.

（4）产生气孔

钛及钛合金焊接时气孔是最常见的焊接缺陷.焊丝或母材表面清理不干净或氩气不纯都会造成气孔产生,因此保护气-氩气纯度要求在99.99％ 以上,焊丝及工件表面要酸洗、净水冲洗后烘干.

望采纳，谢谢。

，比久负盛名的轻金属镁稍重一些。机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。钛耐高温，熔点1942k，比黄金高近1000k，比钢高近500k。

钛属于化学性质比较活泼的金属。加热时能与o2、n2、h2、s和卤素等非金属作用。但在常温下，钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜，可以抵抗强酸甚至王水的作用，表现出强的抗腐蚀性。因此，一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。

液态钛几乎能溶解所有的金属，因此可以和多种金属形成合金。钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。钛与金属al、sb、be、cr、fe等生成填隙式化合物或金属间化合物。

钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客100多人。制成的潜艇，既能抗海水腐蚀，又能抗深层压力，其下潜深度比不锈钢潜艇增加80%。同时，钛无磁性，不会被水雷发现，具有很好的反监护作用。

钛具有“亲生物“’性。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。

钛在人体中分布广泛，正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg，其作用尚不清楚。但钛能刺激吞噬细胞，使免疫力增强这一作用已被证实。

一.钛的基本热处理:

工业纯钛是单相α 型组织，虽然在890℃以上有α-β 的多型体转变，但由于

相变特点决定了它的强化效应比较弱，所以不能用调质等热处理提高工业纯钛的

机械强度。工业纯钛唯一的热处理就是退火。它的主要退火方法有三种：1 再结

晶退火 2 消应力退火 3 真空退火。前两种的目的都是消除应力和加工硬化效应，

以恢复塑性和成型能力。

工业纯钛在材料生产过程中加工硬度效应很大。图2-26 所示为经不同冷加

工后，TA2 屈服强度的升高，因此在钛材生产过程中，经冷、热加工后，为了恢

复塑性，得到稳定的细晶粒组织和均匀的机械性能，应进行再结晶退火。工业纯

钛的再结晶温度为550-650℃，因此再结晶退火温度应高于再结晶温度，但低于

α-β 相的转变温度。在650-700℃退火可获得最高的综合机械性能（因高于700℃

的退火将引起晶粒粗大，导致机械性能下降）。退火材料的冷加工硬化一般经

10-20 分钟退火就能消除。这种热处理一般在钛材生产单位进行。为了减少高温

热处理的气体污染并进一步脱除钛材在热加工过程中所吸收的氢气，目前一般钛

材生产厂家都要求真空气氛下的退火处理。

为了消除钛材在加工过程（如焊接、爆炸复合、制造过程中的轻度冷变形）

中的残余应力，应进行消应力热处理。

消应力退火一般不需要在真空或氩气气氛中进行，只要保持炉内气氛为微氧

化性即可。

二.钛及钛合金的热处理:

为了便于进行机械工业加并得到具有一定性能的钛和钛合金，以满足各种

产品对材料性能的要求，需要对钛及钛合金进行热处理。

1．工业纯钛（TA1、TA2、TA3）的热处理

α-钛合金从高温冷却到室温时，金相组织几乎全是α 相，不能起强化作用，

因此，目前对α-钛只需要进行消应力退火、再结晶退火和真空退火处理。前

两种是在微氧化炉中进行，而后者则应在真空炉中进行。

（一）消应力退火

为了消除钛和钛合金在熔铸、冷加工、机械加工及焊接等工艺过程中所产生

的内应力，以便于以后加工，并避免在使用过程中由于内应力存在而引起开裂破

坏，对α-钛应进行消除应力退火处理。消除应力退火温度不能过高、过低，因为

过高引起晶粒粗化，产生不必要的相变而影响机械性能，过低又会使应力得不到

消除，所以，一般是选在再结晶温度以下。对于工业纯钛来说，消除应力退火的

加热温度为500-600℃。加热时间应根据工件的厚度及保温时间来确定。为了提

高经济效果并防止不必要的氧化，应选择能消除大部分内应力的最短时间。工业

纯钛消除应力退火的保温时间为15-60 分钟，冷却方式一般采用空冷。

（二）再结晶退火（完全退火）

α-钛大部分在退火状态下使用，退火可降低强度、提高塑性，得到较好的综

合性能。为了尽可能减少在热处理过程中气体对钛材表面污染，热处理温度尽可

能选得低些。工业纯钛的退火温度高于再结晶温度，但低于α 向β 相转变的温度

120-200℃，这时所得到的是细晶粒组织。加热时间视工件厚度而定，冷却方式

一般采用空冷。对于工业纯钛来说，再结晶退火的加热温度为680-700℃，保温

时间为30-120 分钟。规范的选取要根据实际情况来定，通常加热温度高时，保

温时间要短些。

需要指出的是，退火温度高于700℃时，而且保温时间长时，将引起晶粒粗

化，导致机械性能下降，同时，晶粒一旦粗化，用现有的任何热处理方法都难以

使之细化。为了避免晶粒粗化，可采取下列两种措施：

1）尽可能将退火温度选在700℃以下。

2） 退火温度如果在700℃以上时，保温时间尽可能短些，但在一般情况下，

每mm 厚度不得少于3 分钟，对于所有工件来讲，不能小于15 分钟。

（三）真空退火

钛中的氢虽无强化作用，但危害性很大，能引起氢脆。氢在α-钛中的溶解

度很小，主要呈TiH2 化合物状态存在，而TiH2 只在300℃以下才稳定。如将α-

钛在真空中进行加热，就能将氢降低至0.1%以下。当钛中含氢量过多时需要除

氢，为了除氢或防止氧化，必须进行真空退火。真空退火的加热温度与保温时间，

与再结晶退火基本相同。冷却方式为在炉中缓冷却到适当的温度，然后才能开炉，

真空度不能低于5×10-4mmHg。

二．TC4（Ti-6Al-4V）的热处理

在钛合金中，TC4 是应用比较广泛的一种钛合金，通常它是在退火状态下

使用。对TC4 可进行消除应力退火、再结晶退火和固溶时效处理，退火后的组织

是α 和β 两相共存，但β 相含量较少，约占有10%。TC4 再结晶温度为750℃。

再结晶退火温度一般选在再结晶温度以上80~100℃（但在实际应用中，可视具

体情况而定，如表5-26），再结晶退火后TC4 的组织是等轴α 相+β 相，综合性

能良好。但对TC4 的退火处理只是一种相稳定化处理，为了充分民掘其优良性

能的潜力，则应进行强化处理。TC4 合金的α+β/β 相转变温度为980~990℃，固

溶处理温度一般选在α+β/β 转变温度以下40~100℃（视具体情况而定，如表5-26

所示），因为在β 相区固溶处理所得到的粗大魏氏体组织虽具有持久强度高和断

裂韧性高的优点，但拉伸塑性和疲劳强度均很低，而在α+β 相区固溶处理则无此

缺点。

规 范

类 型

温 度（℃） 时间（min） 冷 却 方 式

消除应力退火 550~650 30~240 空 冷

再结晶退火 750~800 60~120 空冷或随炉冷却至590℃后空冷

真空退火 790~815

固溶处理 850~950 30~60 水 淬

时效处理 480~560 4~8h 空 冷

时效处理是将固溶处理后的TC4 加热到中等温度，保持一定时间，随后空冷。

时效处理的目的是消除固溶处理所产生的对综合性能不利的α’相。固溶处理所产

生的淬火马氏体α’，在时效过程中发生迅速分解（相变相当复杂），使强度升高，

对此有两种看法：

1。认为由于α’分解出α+β，分解产物的弥散强化作用使TC4 强度升高。

2.认为在时效过程中，β 相分解形成ω 相，造成TC4 强化。

随着时效的进行，强度降低，对此现象也有两种不同的观点：

1．β 相的聚集使强度降低（与上述1 对应）。

2．ω 相的分解为一软化过程（与上述2 对应）。

时效温度和时间的选择要以获得最好的综合性能为准。在推荐的固溶及时效

范围内，最好通过时效硬化曲线来确定最佳工艺（如图5-28 所示。此曲线为TC4

经850℃固溶处理后，在不同温度下的时效硬化曲线）。低温时效（480-560℃）

要比大于700℃的高温时效好。因为在高温时的拉伸强度、持久和蠕变强度、断

裂韧性以及缺口拉伸性能等各方面，低温时效都比高温时效的好。

经固溶处理的TC4 综合性能比750-800℃ 退火处理后的综合性能要好。

需要指出的是，TC4 合金的加工态原始组织对热处理后的显微组织和力学性

能有较大的影响。对于高于相变温度，经过不同变形而形成的网兰状组织来说，

是不能被热处理所改变，在750~800℃退火后，基本保持原来的组织状态；对于

在相变温度以下进行加工而得到的α 及β 相组织，在750-800℃退火后，则能得

到等轴初生α相及转变的β相。前者的拉伸延性和断面收缩率都较后者低；但耐

高温性能和断裂韧性、抗热盐应力腐蚀都较高。

四．Ti-32Mo-2.5Nb 的热处理

Ti-32Mo-2.5Nb 是稳定β 型单相固溶合金，只需进行消除应力退火处理，

退火温度为750~800℃，保温一小时，冷却方式采用空冷、炉冷均可。

五．热处理中的几个问题

（一）污染问题

钛有极高的化学活性，几乎能与所有的元素作用。在室温下能与空气中的氧

起反应，生成一层极薄的氧化膜，氧化速率很小。但在高的温度下，除了氧化速

率加快并向金属晶格内扩散外，钛还与空气中的氢、氮、碳等起激烈的反应，也

能与气体化合物CO、CO2、H2O、NH4 及许多挥发性有机物反应。热处理金属元

素与工件表面的钛发生反应，使钛表面的化学成分发生变化，其中一些间隙元素

还能透过金属点阵，形成间隙固溶体。况且除氢以外，其他元素与钛的反应是不

可逆的。即使是氢，也不允许在最终热处理后，进行高温去除。间隙元素不仅影

响钛和钛合金的力学性能，而且还影响α+β/β 转变温度和一些相变过程，因此，

对于间隙元素，尤其是气体杂质元素对钛和钛合金的污染问题，在热处理中必须

引起重视。

（二）加热炉的选择

为在加热过程中防止污染，必须对不同要求的工件采取不同的措施。若在最

后经磨削或其他机械加工能将工件表面的污染层去除时，可在任何类型的加热炉

中进行加热，炉内气氛呈中性或微氧化性。为防止吸氢，炉内应绝对避免呈还原

性气氛。当工件的最后加工工序为热处理时，一定要采用真空炉（真空度要求在

1×10-4mmHg）或氩气气氛（氩气纯度在99.99%以上并且干燥）的加热炉中进行

加热。热处理完毕后，必要时用30%的硝酸加3%的氢氟酸其余为水，在50℃温

度下对工件进行酸洗，或轻微磨削，以除去表面污染层。

（四）加热方法

在热处理进行以前，首先要对加热炉炉膛进行清理，炉内不应有其他金属或

氧化皮；对于工件，则要求表面没有油污、水和氧化皮。

用真空炉对钛工件进行加热是防止污染的一种有效方法，但由于目前条件所

限，许多工厂还是采用一般加热炉。在一般加热炉中加热，根据需求的不同采用

不同的措施防止污染，比如：

1．根据工件的大小，可装在封闭的低碳钢容器中，抽真空后进行加热。若无真

空泵可通入惰性气体（氩气或氦气）进行保护，保护气体要多次反复通入、

排出，把空气完全排净。

2．使用涂层也是热处理中保护钛免遭污染的措施之一，在国外已取得一定的经

验。国内一些工厂也在采用高温漆和玻璃涂料作涂层。有人认为，目前对钛

所用的各种保护涂层，只能减少污染的深度，并不能完全免除污染。对每种

热处理，必须考虑允许的污染深度，选择合适有效的涂层，其中也包括热处

理后的剥离。

3．若用火焰加热，在加热过程中切忌火焰直接喷射在钛工件上，煤气火焰是钛

吸氢的主要根源之一。而用燃油加热，如若不慎将会引起钛工件过分氧化或

增碳。

（五） 冷却

钛和钛合金热处理的冷却方式主要是空冷或炉冷，也有采用油冷或风扇冷却

的。淬火介质可用低粘度油或含3%NaOH 的水溶液，但通常使用最广泛的淬火

介质是水。

只要能满足钛和钛合金对冷却速度的要求。一般钢的热处理所采用的冷却装

置对钛都适用。

钛合金的特性：

1、强度高

钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右， 钛合金仅为钢的60%，纯钛的密度才接近普通钢的密度，一些高强度钛合金超过了许多 合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

2、热强度高

使用温度比 铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。

3、抗蚀性好

钛合金在潮湿的 大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

4、低温性能好

钛合金在低温和超低温下，仍能保持其 力学性能。低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温 结构材料。

5、化学活性大

钛的化学活性大，与大气中O、N、H 钛合金、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1～0.15 mm，硬化程度为20%～30%。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。

6、导热弹性小

钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回弹量很大，约为不锈钢的2～3倍，造成 刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。

原理：

钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。

合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类：

1、稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。

2、稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。

3、对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。

氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。

用途：

钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的 冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及 环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产 贮氢材料和 形状记忆合金等。

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。

特性：

1、首先肯定是钛靶可以做出很多种颜色，比如钛灰色，枪灰色，黑色，仿金色，咖啡色，蓝色，紫色等等还有很多。

2、其次钛附着力很好，对于陶瓷和玻璃基片也具有非常好的附着力，所以钛可用于附着力较差膜材的底膜材料。钛也可用作薄膜电阻或薄膜电容器的制作材料。

3、钛对活性气体的吸附性很强，蒸发在汞壁上的新鲜Ti膜形成一个高吸附能力的表面，有着优异的吸气性能，几乎能和除惰性气体以外的所有气体发生化学反应。这一性质使得Ti在超高真空抽气系统中作为吸气剂而得到广泛的应用，如用在钛升华泵、溅射离子泵中等。

4、耐腐蚀性能，钛是一种非常活泼的金属，其平衡电位很低，在介质中的热力学腐蚀倾向大。但实际上钛在许多介质中很稳定，如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。

扩展资料：

钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。

氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。

氢在α相中溶解度很小，钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。

钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

参考资料来源：百度百科——钛合金