我國目前所采用的熱處理基本工藝主要有消除應(yīng)力退火、完全退火和固溶及時(shí)效處理。其它退火工藝，如等溫處理、多級退火、多級時(shí)效等工藝在生產(chǎn)中應(yīng)用很少。

 

消除應(yīng)力退火。消除應(yīng)力退火的目的是消除在冷加工、冷成型及焊接等工藝過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。這一過程中主要發(fā)生回復(fù)，有時(shí)也稱為不完全退火。消除應(yīng)力退火溫度不宜過高，一般低于再結(jié)晶溫度。對可熱處理β型鈦管及鈦合金可采用再結(jié)晶溫度以下的溫度。但此時(shí)若超過一定時(shí)間往往產(chǎn)生時(shí)效效應(yīng)或?qū)r(shí)效造成孕育效果，因此有時(shí)采用固溶處理來消除應(yīng)力。

 

為了選擇合理的退火工藝，我們首先觀察加熱溫度和冷卻方式對鈦棒和TC4鈦合金棒顯微組織和力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)用料920℃熱軋的鈦棒和TC4鈦合金棒、熱軋總變形率為80%左右，a+β/β相變點(diǎn)為980～990℃。將試樣于1000℃、950℃、930℃、830℃加熱保溫1小時(shí)后分別進(jìn)行空冷、水冷和爐冷。不同退火方式對顯微組織和力學(xué)性能都有影響。

 

其中冷卻速度對上述四個(gè)溫度的顯微組織和力學(xué)性能產(chǎn)生很大影響。當(dāng)水冷時(shí)，1000℃、950℃和930℃處于平衡的β相成分均要發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，β相轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體a`針。在1000℃時(shí)表現(xiàn)出明顯的魏氏體組織，其力學(xué)性能與1000℃空冷的數(shù)據(jù)相當(dāng)。在950℃和930℃并水冷的試樣上，顯微組織與空冷時(shí)的特征相似，但等軸初生a相之間的是β+馬氏體a`針。此時(shí)對應(yīng)的綜合性能最高，而且有比空冷組織更好的蠕變抗力。830℃保溫時(shí)平衡的β相成分已碰不到M線，但水冷后在晶間β相中也發(fā)現(xiàn)了十分細(xì)小的針狀轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，僅能用電子顯微鏡分辨出來。但針狀產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)尚未測得。此時(shí)抗拉強(qiáng)度和斷面收縮率都很低。至于爐冷，由于試樣冷卻速度慢，在高溫停留時(shí)間長，多型性轉(zhuǎn)變進(jìn)行的充分，所有的a相均變得粗大。1000℃爐冷后，在原始β晶粒內(nèi)產(chǎn)生粗大的a相片和片間β相，在原始β晶界上還有條狀a相形成的厚網(wǎng)，一般稱為網(wǎng)籃狀組織。950℃、930℃和830℃爐冷后，由于a相傾向于在原a相界面生核、長大，顯微組織均為等軸a和晶間β相。在1000℃爐冷后的抗拉強(qiáng)度比空冷和水冷的低，拉伸塑性要高。在其它溫度爐冷后的綜合性能也均比水冷和空冷的低。

 

綜上所述，為了使鈦棒和TC4鈦合金棒得到最好的強(qiáng)度和塑性綜合性能，同時(shí)又有好的蠕變抗力及斷裂韌性，可采用在950℃保溫1小時(shí)后空冷（或水冷）的退火工藝。為了便于隨后的加工，冶金廠出廠時(shí)，鈦棒和TC4鈦合金棒均采用在700～800℃保溫1小時(shí)空冷的工藝。對于一些大尺寸鍛件，為了保證性能的均勻性，有時(shí)采用爐冷的工藝。