一、主要热处理方式

钛及钛合金的主要热处理方式有退火、固溶和时效处理等。

二、热处理设备

钛及钛合金的热处理设备主要分为辊道式、台车式、真空蠕变校型、真空内热或外热，立式保护气体张力连续退火炉等。

三、钛及钛合金的退火

1.消除应力退火

消除应力退火的目的是为了消除在冷加工、冷成形及焊接等工艺过程中产生的第一、二类残余应力。消除应力退火的温度比再结晶温度约低150~250℃

消除应力退火的保温时间取决于工件的厚度、残余应力大小、选用的退火温度以及要求消除应力的程度。

消除应力退火的冷却方式一般采用空冷，对于大尺寸和形状复杂的零件也可采用炉冷

2、完全退火

完全退火目的是为了获得稳定的、具有良好塑性或一定综合性能的显微组织。α钛合金在完全退火时只发生与再结品过程有关的组织和性能交化；而α+β和亚稳β钛合金在退火时，除再结晶外，还会产生与相变有关的组织和性能的变化。

钛合金的完全退火温度，通常在再结晶开始温度以上和β/a+β转变温度以下的范围内进行，a和近a合金在完全退火过程中所发生的性能变化只与再结晶过程有关，而几乎与退火后的冷却速度无关。a+β钛合金在退火过程中不仅发生再结晶过程，而且还发生相含量和相成分的改变，并受退火冷却速度的影响。

3.等温退火、双重退火和β退火

a+β两相钛合金经常采用等温退火和双重退火

① 等温退火。等温退火把合金加热至再结晶温度以上、低于α十β/β相变点 30~100℃的温度范围内，然后再冷却到再结晶温度以下保温，最后在空气中冷却。等温退火同上述的退火相比，可使合金具有比较高的塑性、热稳定性和持久强度，合金的组织和性能也稳定，所以等温退火广泛用于热强钛合金。

② 双重退火。双重退火是由两次加热、两次保温和两次空冷过程所组成。第一次加热到低于 a+β/β转变点 20~60℃的温度，保温而后空冷；第二次加热到a+β/β转变点以下300~450℃保温而后空冷。双重退火的优点是，在第一次退火后空冷会保留部分亚稳定相，这些亚稳定相在第二次退火时可以全部分解，引起强化效应。几乎所有在高温下使用的钛合金都采用双重退火，甚至有时还采用三重退火的热处理工艺。

③β退火 多数的a+β钛合金，由于加热到β相区引起晶粒的迅速长大，使组织粗化，而一直认为不能采用β退火。近年来，发现B退火组织可以明显地改善a+β钛合金的断裂韧性、蠕变抗力和缺口敏感性，但塑性会因此而变差。对某些钛合金，可以在严格控制加热温度和时间的条件下，酌情进行β退火处理。

四．钛及钛合金的固溶时效处理(强化热处理)

近年来，a+β和β钛合金的强化热处理得到了日益广泛的应用。钛合金的固溶时效强化效果主要取决于固溶前的加热温度、在该温度下的相浓度、以及固溶相在时效时的强化能力。

1. 固溶工艺的选择

钛合金进行固溶的目的是为了保留能产生时效强化的亚稳定相。a+β合金经固溶处理可得到马氏体或一定量亚稳β相。固溶温度通常选择在低于。a+β/β转变点40~100℃，固溶后可能得到亚稳定相。冷却采用水冷或油冷方式。固溶必须迅速进行，否则会影响合金的性能。

亚稳β型钛合金的固溶是保留亚稳定β相。固溶温度一般选择在a+β/β转变点以上40~80℃，采用油冷或水冷方式，也可空冷。

2.时效工艺的选择

钛合金时效的目的是为了促进固溶所保留的亚稳定相按一定方式分解，使之引起强化。通常 a+β合金的时效温度约在500~600℃，时间4~12h，可热处理的β合金，时效温度较低，时间也较长，在 450~550℃，8~24h，均采用空冷。

为了控制合金析出相的尺寸、形态和数量，某些合金可采用多级时效处理，时效后即可提高合金的塑性和强度，从而使合金具有良好的综合力学性能。