钛加工(卷名：矿冶)
titanium fabrication
用金属塑性加工方法，将钛锭加工成各种尺寸的饼材、环材、板材、带材、箔材、管材、棒材、线材和型材等产品，也可用铸造和粉末冶金等方法制成各种形状零部件。钛材简明生产工艺流程见图1。
熔炼和铸造 钛和钛合金熔点高，化学性质活泼，在高温或熔融状态下容易与空气和耐火材料发生作用。通常用真空自耗电弧炉熔炼，也可用等离子炉等设备熔炼。
将按一定配比的海绵钛和合金元素混和均匀后压制成电极块并在氩气保护的气氛中焊接成电极，在真空或惰性气体保护下经二次重熔成锭。特殊用途的铸锭需经三次熔炼。为了保证铸锭成分均匀，合金元素一般以一定粒度的中间合金形式加入，并适当地控制海绵钛的粒度。工业规模熔炼铸锭重量一般为3～5吨，大型铸锭可重达15吨。
钛和钛合金的铸件通常在真空自耗壳式炉（见彩图）中，也可在电子束炉或等离子束炉中进行生产。可在静止状态下浇铸，也可采用离心浇铸。浇铸模具用石墨或钢制成。目前最大的异型钛铸件重达1吨多。
塑性加工 钛和钛合金同铝、铜和钢铁相比，有下述特点：变形抗力大，常温可塑性差，屈服极限与强度极限的比值高，回弹大，对缺口敏感和变形过程易与模具粘结等，因而塑性加工比较困难。钛合金的性能对组织敏感，应严格控制其变形工艺制度。在加热过程中，钛和钛合金易吸收氧、氮和氢而降低塑性并损害工件性能，因此应采用感应加热或气密性好的室状电炉加热。如果采用燃气或燃油炉加热，必须保持炉内为微氧化性气氛，如果有特殊要求可采用保护涂层或在保护性气氛中加热。钛和钛合金热导率低，加热大截面或高合金化锭坯时，为了防止热应力可能引起锭坯破裂，一般应采用分段加热。
锻造 钛和钛合金重要加工方法之一，可生产棒材、锻件和模锻件等产品。锻造一般采用锻锤或液压机，也可采用高速精锻机。钛和钛合金铸锭一次加热锻造时，锻件的伸长率和断面收缩率较低。因此成品锻造一般采用开坯锻造后的坯料，并严格控制变形参数，以便得到较佳的综合性能。开坯锻造的温度范围为 950～1200℃。一般认为α合金和(α＋β)合金的锻件，锻造前的加热温度应在(α＋β)相区内，低于(α＋β)─→β相转变温度30～100℃(图2)；对于β合金，由于合金元素含量较高，变形抗力比较大，锻造更加困难，因而β合金的开锻和终锻温度均处在β相区内。一般适宜的变形量为50～70％。除了采用常规的锻造工艺外，还发展出诸如β锻造〔(α＋β)合金在β区加工〕和等温锻造等工艺。
挤压 挤压法可生产管材、棒材和型材。钛和钛合金挤压时容易粘模，若润滑不良，不仅要损坏模具，而且会使挤压件表面形成纵向“沟槽”状缺陷。常用润滑方法是涂玻璃粉或包铜套并涂石墨基润滑剂等。
板材，带材，箔材轧制 有热轧、温轧和冷轧三种方法。除β合金外，热轧一般应在α或（α＋β）相区进行。热轧温度通常应较锻造温度低50～100℃。厚2～5毫米板材可采用温轧工艺，更薄尺寸的可采用冷轧。两次退火间的冷轧变形量为15～60％。为了保证板材质量和轧制过程顺利进行，应采用中间退火和表面处理等工艺措施。也采用带式轧制、连续酸洗和连续退火等机组，可生产每卷重数吨的钛带卷。
管材轧制 厚壁管材可用挤压或斜轧法生产，小直径薄壁无缝管材需再经冷轧和拉伸制得。钛合金在冷态下塑性有限，对缺口敏感，易加工硬化，容易粘模。为了提高钛合金管材的可轧性，常采用温轧工艺。轧管质量很大程度取决于壁厚减缩率和直径减缩率的比值，当前者大于后者时，可得到质量良好的管材。
此外，以轧制的薄带卷为坯料在焊管机列上卷管成型并在保护气氛下焊接成的薄壁焊接钛管，也已在电力工业、化学工业中得到广泛应用。
型材轧制 可生产棒材和简单断面型材。与钢相比，钛和钛合金在孔型轧制时具有较大的宽展系数。
拉伸 可生产管材、小尺寸棒材和丝材。为避免粘模，拉伸前先将坯料涂层，一般采用磷酸盐或氧化处理。拉伸时涂敷石墨、二硫化钼或石灰基润滑剂。为了提高丝材质量，降低拉伸力和延长模具寿命，可用增压模和超声波拉伸。用增压模拉伸时，线材以一定的速度通过拉伸模，放在组合模前的润滑剂被带进增压喷嘴。增压模以较大的压力向工作模变形区输送润滑剂，收到增压强制润滑的效果。