一、主要熱處理方式

鈦及鈦合金的主要熱處理方式有退火、固溶和時效處理等。

二、熱處理設備

鈦及鈦合金的熱處理設備主要分為輥道式、臺車式、真空蠕變校型、真空內熱或外熱，立式保護氣體張力連續退火爐等。

三、鈦及鈦合金的退火

1.消除應力退火

消除應力退火的目的是為了消除在冷加工、冷成形及焊接等工藝過程中產生的第一、二類殘余應力。消除應力退火的溫度比再結晶溫度約低150~250℃

消除應力退火的保溫時間取決于工件的厚度、殘余應力大小、選用的退火溫度以及要求消除應力的程度。

消除應力退火的冷卻方式一般采用空冷，對于大尺寸和形狀復雜的零件也可采用爐冷

2、完全退火

完全退火目的是為了獲得穩定的、具有良好塑性或一定綜合性能的顯微組織。α鈦合金在完全退火時只發生與再結品過程有關的組織和性能交化；而α+β和亞穩β鈦合金在退火時，除再結晶外，還會產生與相變有關的組織和性能的變化。

鈦合金的完全退火溫度，通常在再結晶開始溫度以上和β/a+β轉變溫度以下的范圍內進行，a和近a合金在完全退火過程中所發生的性能變化只與再結晶過程有關，而幾乎與退火后的冷卻速度無關。a+β鈦合金在退火過程中不僅發生再結晶過程，而且還發生相含量和相成分的改變，并受退火冷卻速度的影響。

3.等溫退火、雙重退火和β退火

a+β兩相鈦合金經常采用等溫退火和雙重退火

① 等溫退火。等溫退火把合金加熱至再結晶溫度以上、低于α十β/β相變點 30~100℃的溫度范圍內，然后再冷卻到再結晶溫度以下保溫，最后在空氣中冷卻。等溫退火同上述的退火相比，可使合金具有比較高的塑性、熱穩定性和持久強度，合金的組織和性能也穩定，所以等溫退火廣泛用于熱強鈦合金。

② 雙重退火。雙重退火是由兩次加熱、兩次保溫和兩次空冷過程所組成。第一次加熱到低于 a+β/β轉變點 20~60℃的溫度，保溫而后空冷；第二次加熱到a+β/β轉變點以下300~450℃保溫而后空冷。雙重退火的優點是，在第一次退火后空冷會保留部分亞穩定相，這些亞穩定相在第二次退火時可以全部分解，引起強化效應。幾乎所有在高溫下使用的鈦合金都采用雙重退火，甚至有時還采用三重退火的熱處理工藝。

③β退火 多數的a+β鈦合金，由于加熱到β相區引起晶粒的迅速長大，使組織粗化，而一直認為不能采用β退火。近年來，發現B退火組織可以明顯地改善a+β鈦合金的斷裂韌性、蠕變抗力和缺口敏感性，但塑性會因此而變差。對某些鈦合金，可以在嚴格控制加熱溫度和時間的條件下，酌情進行β退火處理。

四．鈦及鈦合金的固溶時效處理(強化熱處理)

近年來，a+β和β鈦合金的強化熱處理得到了日益廣泛的應用。鈦合金的固溶時效強化效果主要取決于固溶前的加熱溫度、在該溫度下的相濃度、以及固溶相在時效時的強化能力。

1. 固溶工藝的選擇

鈦合金進行固溶的目的是為了保留能產生時效強化的亞穩定相。a+β合金經固溶處理可得到馬氏體或一定量亞穩β相。固溶溫度通常選擇在低于。a+β/β轉變點40~100℃，固溶后可能得到亞穩定相。冷卻采用水冷或油冷方式。固溶必須迅速進行，否則會影響合金的性能。

亞穩β型鈦合金的固溶是保留亞穩定β相。固溶溫度一般選擇在a+β/β轉變點以上40~80℃，采用油冷或水冷方式，也可空冷。

2.時效工藝的選擇

鈦合金時效的目的是為了促進固溶所保留的亞穩定相按一定方式分解，使之引起強化。通常 a+β合金的時效溫度約在500~600℃，時間4~12h，可熱處理的β合金，時效溫度較低，時間也較長，在 450~550℃，8~24h，均采用空冷。

為了控制合金析出相的尺寸、形態和數量，某些合金可采用多級時效處理，時效后即可提高合金的塑性和強度，從而使合金具有良好的綜合力學性能。