TC4鈦合金屬α+β型鈦合金，它的組成為Ti-6AL-4V，退火組織為α+β相，它含有6％的α穩(wěn)定元素鋁，通過固溶強(qiáng)化使α相的強(qiáng)度得到提高，釩穩(wěn)定β相的能力較小，因此退火組織中β相的數(shù)量較少,大約占7—10％。
TC4鈦合金在不同的熱處理和熱加工條件下，其基本相α、β的比例、性質(zhì)和形態(tài)是很不相同的。TC4鈦合金的α+β轉(zhuǎn)變溫度在1000℃左右，若將TC4加熱到950℃，空冷后所得組織為初生α+β轉(zhuǎn)變組織，如果加熱到1100℃、空冷，則得到粗大的完全轉(zhuǎn)變的β相組織，稱為魏氏組織。如果加熱和變形聯(lián)合作用，對TC4合金的組織和性能的影響更為顯著，如果將TC4合金加熱到α+β轉(zhuǎn)變溫度以上，但變形較小，所得的組織的特征是原始的β晶界完整，晶粒比較粗大，晶內(nèi)的片狀(或針狀)α相按一定位相排列，即形成魏氏組織。相應(yīng)于這類組織的性能特點(diǎn)是：塑性、沖擊韌性較低，但抗蠕變能力較好。如果開始變形溫度在β轉(zhuǎn)變以上，但變形程度足夠太，則得到的魏氏組織的特征是：α相勾劃出的β晶界不同程度被粉碎，因而不完整、不清晰，條狀α相不同程度被扭曲，這種組織被稱為網(wǎng)籃狀組織。相應(yīng)于這類組織的性能特點(diǎn)是塑性、沖擊韌性較魏氏組織較好．接近或相當(dāng)于等軸細(xì)晶組織，高溫持久和蠕變性能也較好。如果加熱溫度低于β轉(zhuǎn)變溫度，而且變形程度足夠，所得組織特征是在等軸組織α相的基體上分布有一定數(shù)量的小島狀的β相或β轉(zhuǎn)變組織。即得到所謂等軸組織。這種組織的性能特點(diǎn)是綜合性能較好，特別是塑性和沖擊韌性較高。如果在α+β相區(qū)高溫部分變形后又經(jīng)高溫退火(退火溫度接近β轉(zhuǎn)變溫度)，就得到混合型組織，即在β轉(zhuǎn)變組織基體上分布一定數(shù)量的等軸α相(或初生α相)，這類組織的性能是綜合性能好。
從以上對金相組織的分析可以看出，若TC4性能下降，可能由鍛造過程中兩個環(huán)節(jié)引起：
①加熱溫度過高，達(dá)到或超過β轉(zhuǎn)變溫度；
②鍛件變形程度不夠大。
從鍛造工藝上分析
TC4鈦環(huán)如果始鍛溫度超過合金的β轉(zhuǎn)變溫度，由于β晶粒劇烈長大，鍛后形成魏氏組織。在機(jī)械性能上的反映是，鍛件的室溫塑性很低，不合技術(shù)要求，鍛造溫度對α+β鈦合金的β晶粒尺寸與室溫性能的影響是隨著溫度的提高(β相轉(zhuǎn)變以上)β晶粒變大，而延伸率和斷面收縮率變小。這種由于鍛造溫度超過合金的β轉(zhuǎn)變溫度，而使鍛件晶粒長大，塑性下降的現(xiàn)象，稱為β脆性。因此，對于α+β鈦合金，為了避免β脆性，同時使鍛件具有良好的綜合性能，應(yīng)在其B轉(zhuǎn)變溫度以下鍛造。鈦合金的β轉(zhuǎn)變溫度不僅與合金的成份有關(guān)，而且即使同一牌號的合金其α+β轉(zhuǎn)變溫度也可能隨爐而異。
鈦合金變形抗力比較高，而其導(dǎo)熱性又比較差(鈦合金的導(dǎo)熱性為鋼的1/5，鋁合金導(dǎo)熱性的1/15)。因此，在合金劇烈流動和過重錘擊下，由于變形效應(yīng)可能使鍛件個別部位的溫度顯著上升，若此溫度超過β轉(zhuǎn)變溫度，則會引起不希望的后果。
變形程度對鈦合金的性能也有影響．變形程度過大、過小都會引起晶粒粗大，造成性能下降。因此，鈦合金鍛造時，每一火的變形程度應(yīng)大于15~20％，小于85％。
由以上分析．可以初步確定出可能引起TC4鈦合金性能不合格的幾個因素：
①鍛坯加熱時溫度過高、超過了該批鍛件的β轉(zhuǎn)變點(diǎn)；
②成份偏差，致使該批鈦棒的β轉(zhuǎn)變點(diǎn)降低，使得鍛坯在正常溫度下加熱就超過了β轉(zhuǎn)變點(diǎn)：
③鍛造時單次錘擊過重，致使單次變形程度過大，從而引起局部過熱和聚集再結(jié)晶．使TC4鈦合金性能下降：
④鍛后熱處理溫度過高，使TC4鈦鍛件溫度接近和超過了β轉(zhuǎn)變點(diǎn)。使熱處理后的鍛件組織呈魏氏組織，從而降低了鍛件性能。
