鈦棒及鈦合金棒鍛造的自由鍛工藝

自由鍛主要用于鑄錠的初加工，即制造圓戴面、方截面或矩形截面的鈦棒材半成品。單件或小批生產(chǎn)中自由鍛比模鍛在經(jīng)濟(jì)上更合理時，通常也采用自由鍛來制造大尺寸毛坯。

從鑄錠到成品鈦棒材，其鍛造過程通常分為三個階段完成。
1.開坯
它的始鍛(開坯)溫度在β轉(zhuǎn)變點(diǎn)以上150～250℃，這時，鑄造組織的塑性最好。開始時應(yīng)輕擊、快擊使錠料變形，直到打碎初生粗晶粒組織為止。變形程度必須保持在20%～30%范圍內(nèi)。把錠料鍛成所需截面，然后切成定尺寸毛坯。
鑄造組織破碎后塑性增加。聚集再結(jié)晶是隨溫度升高、保溫時間加長和晶粒的細(xì)化而加劇的，為了防止產(chǎn)生聚集再結(jié)晶，必須隨晶粒細(xì)化逐步降低鍛造溫度，加熱保溫時間也要嚴(yán)格加以控制。
2.多向反復(fù)鐓拔
它是在β轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度以上80～120℃始鍛，交替進(jìn)行2～3次鐓粗和拔長，同時交替改變軸線和棱邊。這樣使整個毛坯截面獲得非常均一的具有β區(qū)變形特征的再結(jié)晶細(xì)晶組織。如毛坯在軋機(jī)上軋制，可不必進(jìn)行此種多向鐓拔。
3.第二次多向反復(fù)鐓拔
它與第一次多向反復(fù)鐓拔方式一樣，但始鍛溫度取決于鍛后半成品是下一道工序的毛坯還是交付產(chǎn)品。若是作下一道工序的毛坯，始鍛溫度可比β轉(zhuǎn)變溫度高30～50℃；若是交付產(chǎn)品，始鍛溫度則在β轉(zhuǎn)變溫度以下20～40℃
鍛造時，棱角處冷卻最快。因此拔長時必須多次翻轉(zhuǎn)毛坯，并調(diào)節(jié)錘擊力，以免產(chǎn)生銳角。錘上鍛造，開始階段要輕打，變形程度不超過5%～8%，隨后可以逐步加大變形量。
由于鈦的導(dǎo)熱率低，在自由鍛設(shè)備上鐓粗或拔長坯料時，若工具預(yù)熱溫度過低，設(shè)備的打擊速度低，變形程度又較大，往往在縱剖面或橫截面上形成X形剪切帶。水壓機(jī)上非等溫鐓粗時尤其如此。這是因?yàn)楣ぞ邷囟鹊?，坯料與工具接觸造成金屬坯料表層激冷，變形過程中，金屬產(chǎn)生的變形熱又來不及向四周熱傳導(dǎo)，從表層至中心形成較大的溫度梯度，結(jié)果金屬形成強(qiáng)烈流動的應(yīng)變帶。變形程度愈大，剪切帶愈明顯，最后在符號相反的拉應(yīng)力作用下形成裂紋。因此，在自由鍛造鈦合金時，打擊速度應(yīng)快些，盡量縮短毛坯與工具的接觸時間并盡可能預(yù)熱工具到較高的溫度，同時還要適當(dāng)控制一次行程內(nèi)的變形程度。