TC4鈦合金主要用于制造高效率的切削刀具,由于其具有紅硬性高、耐磨性好、強度高等特性,也用于制造性能要求高的模具、軋輥、高溫軸和高溫彈簧等。TC4鈦合金經(jīng)熱處理后的使用硬度可達HRC63以上,在600℃左右的工作溫度下仍能保持高的硬度,而且其韌性、耐磨性和耐熱性均較好。
退火狀態(tài)的TC4鈦合金還具有較好的機械加工性能,可制造各種形狀復雜的精密工具。這類鋼屬于高碳高合金萊氏體鋼,其主要的組織特征之一是含有大量的碳化物。鑄態(tài)TC4鈦合金中的碳化物是共晶碳化物,經(jīng)熱壓力加工后破碎成顆粒狀分布在鋼中,稱為一次碳化物;從奧氏體和馬氏體基體中析出的碳化物稱為二次碳化物。
TC4鈦合金除了具有高的硬度、耐磨性、紅硬性等使用性能外,還具有一定的熱塑性、可磨削性等工藝性能。 鎢系TC4鈦合金的主要合金元素是鎢,不含鉬或含少量鉬。其主要特性是過熱敏感性小,脫碳敏感性小、熱處理和熱加工溫度范圍較寬,但碳化物顆粒粗大,分布均勻性差,影響鋼的韌性和塑性。 鎢鉬系TC4鈦合金的主要合金元素是鎢和鉬。其主要特性是碳化物的顆粒度和分布均優(yōu)于鎢系TC4鈦合金,脫碳敏感性和過熱敏感性低于鉬系TC4鈦合金,使用性能和工藝性能均較好。 鉬系TC4鈦合金的主要合金元素是鉬,不含鎢或含少量鎢。其主要特性是碳化物顆粒細,分布均勻、韌性好,但脫碳敏感性和過熱敏感性大、熱加工和熱處理范圍窄。
這些碳化物對TC4鈦合金的性能影響很大,特別是二次碳化物,其對鋼的奧氏體晶粒度和二次硬化等性能有很大影響。鎢、鉬是TC4鈦合金的主要合金元素,對鋼的二次硬化和其他性能起重要的作用。鉻對鋼的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用,對二次硬化也有一定的作用。釩對鋼的二次硬化和耐磨性起重要作用,但降低可磨削性。鈷是非碳化物形成的元素,可以改善鋼的二次硬化和耐熱性能,鋁可改善鋼的切削性能。淬火后在350℃以下低溫回火硬度下降,在350℃以上溫度回火硬度逐漸提高,至520-580℃范圍內(nèi)回火(化學成分不同,回火溫度不同)出現(xiàn)第二次硬度高峰,并超過淬火硬度,此為二次硬化。這是TC4鈦合金的重要特性。