2．产品镦制加热参数验证

为了验证Ti-6AI-4V钛合金紧固件在热镦时，是否出现过热现象，又对原材料进行了头部成形试验，其加热参数为温度1000℃、940℃，保温时间均为15s，其显微组织如图3所示。

图3为不同加热温度下的Ti-6AI-4V钛合金紧固件显微组织特征，从中可肴出：图3a原材料经1000℃保温15s后，经压力机镦制成形后，晶粒长大，成等轴的六边形形状，组织分布较为均匀；图3b为杆部显微组织，晶粒从表层到内部依次减小，由于高频感应加热为瞬时加热，保温时间较短，材料仅表层获得了大量的能量，达到了原子的扩散激活能，使表层晶粒迅速长大，而材料内部仍保持原材料组织状态。加热镦制时，产生了动态再(a)横向组织(100×)结晶，且由于动态再结晶的晶核形成及晶粒长大期间仍受变形作用，使之反复形核、有限生长的特点，动态再结晶得到等轴晶粒组织，晶粒较为细小，晶粒大小决定于应变速率和变形温度。变形温度越高，应变速率越低，也越易得到较大的晶粒。

图3c为高频感应加热940℃、保温15s的显微组织，从中可看出：晶粒较1000℃时明显减小，晶粒破碎，刚形核的晶粒还没有完全长大就失去了长大的驱动力；图3d为螺栓头部上端面的显微组织形貌特征，从图中可看到在裂纹两边，显微组织完全不同，裂纹左边为过热组织，较为粗大，裂纹右边为细密、破碎的显微组织。在塑性变形时，对于p相来说，属于体心立方结构，有48个滑移系；而a相为密排六方结构，只有3个滑移系。在受力时，体心立方结构的p相比密排六方结构的a相变形要容易的多，在受力时，滑移面的夹角与外力轴线的夹角越来越接近45。，并且在粗晶粒和细晶粒之间形成的内应力共同作用，导致了沿45。角开裂现象。

图3e为产品在成品检测时发现的过热现象。从图中可看出：晶粒粗大，基体上无初生的a相，晶内出现明显的魏氏组织，为典型的Ti-6AI-4V过热组织；图3f为图3e的放大500×，从中可看出：组织粗大，成网状的魏氏组织；图3e与图3f为热镦过热产品，又经940℃固溶与520℃时效处理之后的显微组织。过热组织在后续的热处理过程中很难纠正。产品一经交付将对产品的力学性能严生较大影响。

为找到合适的温度和保温时间，使Ti-6AI-4V原材料热镦成形时不产生过热现象，既节约资源，又保证生产效率，又进行了一系列的验证，当加热温度降低至890℃时，观察产品经镦制成形后的组织形貌。

图4为在固溶温度940℃以下、加热温度为890℃、850℃的不同显微组织。图4a和图4b为加热温度为890℃下的杆部与头、杆结合处的组织特征，从中可以看出：其显微组织与图1所示的原材料相差不大；图4c与图4d为加热温度为850℃下杆部与头、杆结合处的组织特征，其显微组织比图1中所示的原材料更为细小。在动态再结晶过程中，由于加热温度不高，新形核的晶粒还没有来得及长大就失去了长大所需的驱动力，造成品粒细小。细小的晶粒在后续的热处理过程中将逐步长大，由于加热温度的限制，其长大的程度也受到很大的限制，形成更好力学性能的显微组织。