鈦合金在加熱過程中，當(dāng)溫度高于550~600℃以后，氫、氧、氮、碳等間隙元素極易滲入金屬表層。氧、氮滲入后可形成滲層，提高合金的耐磨性，但使材料的塑性和疲勞強(qiáng)度下降，多用作耐磨零件使用。其他用途的零件，表面滲入氫、氧、氮等元素后形成污染層。氫在鈦中的擴(kuò)散速度高，即使在室溫也可滲入。氧、氮一般只滲入到表面層的一定厚度，造成表層污染，容易消除，氫則會(huì)滲入到金屬內(nèi)部，只能用真空退火處理消除。生產(chǎn)上為了避免氫的滲入，最好是在真空或干燥的純氬中加熱。在熱處理工藝中的酸洗環(huán)節(jié)也會(huì)造成滲氫。

氧、氮在室溫的擴(kuò)散速度慢，在高溫時(shí)有明顯的擴(kuò)散發(fā)生。氧在α-Ti中的溶解度為14.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，氮的溶解度為7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。氮、氧在α-Ti中的含量超過溶解度極限時(shí)， 才會(huì)形成TiO(金黃色) 、T izO； (滲紫色) 、TiO， (白色) 等氧化物或氮化物污染層。在1000℃以下主要是氧滲入，由于氮在鈦中擴(kuò)散系數(shù)小，氮含量基本不增加。污染層由氧化物薄膜及氣體飽和層(氧氮等在α-Ti中的間隙固溶體)組成，飽和層硬度高，塑性低。氧化層容易清除，影響鈦合金性能的主要是富氧的α層。

污染層的深度和硬度決定于加熱溫度、時(shí)間、合金成分以及熱處理狀態(tài)。

加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長，污染層越厚，表面硬度也越高。工件截面越小，污染層對性能影響越大，特別是對一些表面大的板、帶、管材等，污染層嚴(yán)重降低合金的塑性，難以進(jìn)行成形加工。

鈦在空氣中加熱，表面氧化膜厚度逐漸增加。在300℃以下，氧化膜很薄，且致密，與基體緊密結(jié)合，有很好的抗蝕性及阻止繼續(xù)氧化的作用。在400~500℃加熱，金屬表面出現(xiàn)明顯的變色現(xiàn)象。溫度繼續(xù)升高，氧化膜發(fā)生破裂，加速氧的擴(kuò)散。800℃以上，氧化速率及氧化膜厚度迅速增加。

含錫、錳的合金，抗氧化性較差，在高溫下錫、錳的氧化物容易造成局部熔化，破壞氧化膜的完整性，加快氧的擴(kuò)散。

污染層使合金的塑性、韌性及疲勞強(qiáng)度大大下降。

在氧化膜與基體之間的富氧的α層，其厚度比氧化膜的厚度大，并與合金類型有關(guān)。通常β型合金的富氧層較厚。

因此，鈦合金加熱最理想的條件是在真空中或干燥純氬氣中加熱，此種熱處理工藝將增加產(chǎn)品的成本。為了降低生產(chǎn)成本，半成品的加熱一般均在空氣爐中進(jìn)行，再利用機(jī)加工或酸洗除去氧化層。為了減輕污染，加熱溫度應(yīng)盡可能的低一些。采用保護(hù)涂料加熱，也可大大減輕熱處理過程中造成的表面污染。

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