H8 中华人民共和国航空行业标准 HB 5224-2011 FL 6210 代替HB5224-1982、HB5263-1995 航空发动机用钛合金盘模锻件规范 Specification for titanium alloy disk die-forgings for aero-engines 2011-07-19发布 2011-10-01实施 国家国防科技工业局发布 HB5224-2011 前．言 本规范代替HB5224-1982《航空发动机盘用TC4钛合金模锻件》和HB5263-1995《TC11钛合 金压气机盘模锻件》。 本规范与HB5224-1982和HB5263-1995相比主要有以下变化： -新增加了TC6和TC17两个钛合金牌号，确定了TC6和TC17钛合金的化学成分、热处理制 度、低倍组织和显微组织等要求； 修改了本规范的适用范围； -增加TC4钛合金的热处理制度； 一统一TC4、TC11钛合金盘模锻件的显微组织要求； 修订了对盘模锻件超声波检验的要求； 一规定了钛合金盘模锻件I类件和Ⅱ类件的检验项目、取样数量、取样位置等的要求。 本规范由中国航空工业集团公司提出。 本规范由中国航空综合技术研究所、北京航空材料研究院归口。 本规范起草单位：北京航空材料研究院、贵州安大航空锻造有限责任公司、陕西宏远航空锻造有限 责任公司。 本规范主要起草人：蔡建明、吴永安、谭海波、马济民、曹春晓、张衡、刘东升。 HB5224于1982年首次发布；HB5263于1983年首次发布，.1995年第一次修订。 HB5224-2011 航空发动机用钛合金盘模锻件规范 1范围 本规范规定了航空发动机用TC4、TC6、TC11、TC17钛合金盘模锻件的要求、质量保证规定和交 货准备等。 本规范适用于重量不大于120kg的航空发动机用TC4钛合金盘模锻件和重量不大于60kg的TC6、 TC11、TC17钛合金盘模锻件；重量大于120kg的TC4钛合金盘模锻件和重量大于60kg的TC6、TC11、 TC17钛合金盘模锻件亦可参照执行。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是 否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 GB/T228-1987金属拉伸试验方法 GB/T229金属材料夏比摆锤冲击试验方法 GB/T231.13 金属布氏硬度试验第1部分：试验方法 GB/T2039 9金属拉伸蠕变及持久试验方法 GB/T3620.24 钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差 GB/T4161 金属材料平面应变断裂韧度K1c试验方法 金属材料高温拉伸试验方法 GB/T4338 GB/T4698（所有部分）海绵钛、钛及钛合金化学分析方法 GB/T5168 两相钛合金高低倍组织检验方法 GB/T81804 钛及钛合金加工产品的包装、标志、运输和贮存 GB/T15248金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法 GJB2218航空用钛及钛合金棒材和锻坏规范 GJB3763A-2004钛及钛合金热处理 HB6623.2钛及钛合金β转变温度测定方法金相法 HB/Z37变形钛合金圆饼及盘件超声波检验说明书 3要求 3.1原材料 3.1.1锻件用原材料应符合GJB2218或其他相关标准的要求，复验合格后方可投产。 3.1.2钛合金铸锭应采用真空自耗电弧炉熔炼，TC4、TC6、TC11钛合金熔炼次数应不少于两次，TC17 钛合金熔炼次数应不少于三次。最后一次熔炼稳定阶段的炉内压强应不大于5Pa。 3.1.3自耗电极不允许使用钨极氩弧焊焊接。 3.2化学成分 3.2.1钛合金盘模锻件的化学成分应符合表1的规定。 3.2.2需方进行化学成分复验时，其成分允许偏差应符合GB/T3620.2的规定。 3.3供应状态 3.3.1TC4、TC6、TC11钛合金锻件应采用α十β区模锻，TC17钛合金锻件应采用β区模锻。 1 HB 5224-2011 表 1 % 合金元素 杂质元素，不大于 牌号 其他元素 H Al V Mo Sn Zr Cr Fe Si Fe 0 N 单个总和 5.5~ 3.5~ TC4 余量0.30|0.150.100.050.0125 0.20 0.1 0.3 6.8 4.5 5.5~ 2.0~ 0.8~ 0.2~ 0.15~ TC6 余量 0.100.05 0.18 0.3 0.015 0.1 7.0 3.0 2.3 0.7 0.4 5.8~ 2.8~ 0.2~ 0.8~ TC11 余量0.25 0.100.05 0.012 0.15 0.1 0.3 7.0 3.8 0.35 2.0 0.08~ 4.5~ 3.5~ 3.5~ 1.6~ 1.6~ TC17 余量0.30 0.05|0.040.0125 0.1 0.3 5.5 4.5 4.5 2.4 2.4 0.13 注：其他元素由供方保证，常规检验可不作分析，需方要求并在合同中注明时应予以检验。 需方要求并在合同中注明时应检验Y含量，Y应不大于0.005%。 H含量在供应状态的锻件上测定。 3.3.2 盘模锻件应以热处理状态供应。 3.3.3盘模锻件的热处理制度见表2。 表 2 牌号 热处理制度 制度一：700℃～800℃，保温1h～2h，空冷 TC4 制度二：β转变温度以下17℃～58℃，保温1h，水冷，（690℃～720℃）±10℃，保温2h，空冷 根据盘模锻件截面厚度，可选用如下热处理制度： 制度一：等温退火：870℃～920℃保温1h～2h，炉冷至550℃～650℃，保温2h，空冷 TC6 制度二：等温退火：870℃～920℃保温1h～2h，转移到炉温为550℃～650℃的另一炉中，保温2h，空冷 制度三：双重退火：870℃～920℃保温1h～2h，空冷，550℃～600℃，保温2h～5h，空冷 950℃±10℃（允许在β转变温度以下30℃～50℃范围内作适当调整），保温1.5h～2h，空冷，530℃±10℃， TC11 保温6h，空冷 TC17 800℃±10℃，保温4h，水冷，630℃±10℃（允许在585℃～685℃范围内调整），保温8h，空冷 注：保温时间从锻件最大厚度截面部位到温后开始计算。 3.4力学性能 热处理后的盘模锻件的力学性能应符合表3的规定。 3.5低倍组织 3.5.1低倍试片上不允许有目视可见的裂纹、缩孔、气孔、折叠、夹杂物、偏析及其他影响使用的缺 陷。 3.5.2 流线应沿锻件外形分布，不允许有穿流、紊流。 3.5.3TC4、TC6、TC11钛合金盘模锻件的低倍组织应符合图1的1级～8级。 3.5.4TC17钛合金盘模锻件的低倍组织应为细小的清晰晶或半清晰晶，应符合图2的2级～7级。 2 HB 5224-2011 表 3 TC4 室温力学性能 400℃拉伸性能 400℃持久寿命 不小于 不小于 不小于 锻件重量 HB(d) 00.2 Ak Ob 00.2 9 1 % % MPa MPa J MPa MPa % kg mm % MPa h 895 实测 09≥ 825 10 30 28 3.35 615 12 40 570 100 >60~ 实测 895 825 25 28 3.35 590 12 40 550 100 8 ≤120 TC6 400℃/100h热稳定性 400℃拉伸性能 室温力学性能 400℃持久寿命 不小于 不小于 不小于 不小于 HB(d) sg 00.2 00.2 sg Ak 96 MPa MPa % MPa % MPa MPa % % % MPa mm % h 930 实测 20 23.6 3.2~3.7 930 20 705 实测 8 8 12 40 665 100 TC11 500℃拉伸性能 室温力学性能 500℃/100h热稳定性 500℃持久寿命b 不小于 不小于 不小于 不小于 HB (d) 6 00.2 ds Ak Ss 00.2 T MPa MPa % % MPa % MPa MPa % % mm MPa h 1030~1230 885 23 23.5 3.2~3.7 1030 20 685 实测 8 8 12 40 640 35 TC17 室温力学性能，不小于 室温低周疲劳 Kic 交变应变 总应变范围 循环频率 循环寿命周次 00.2 g HB (d) K. 次/min MPa MPa % % MPaVm mm 应变幅/平均应变 mm/mm N，不小于 0.0093 1120 1030 10 54.9 实测 10~30 5 1.00±0.02 11000 a加工成拉伸试样后进行热暴露，再 再测试室温拉伸性能。 b持久性能以640MPa/35h检验不合格时，允许再按590MPa/100h检验一次，若检验合格，仍可交货使用。 3.6显微组织 3.6.1TC4、TC6、TC11钛合金盘模锻件的显微组织应为α十β区加工的组织，主要为在β转变组织 的基体上分布着等轴和(或)长条的初生α相，所有原始β晶界应破碎，在原始β晶界上没有连续网状的 α相，组织应符合图3的1级10级。 3.6.2TC17钛合金盘模锻件的显微组织应为典型的在β区变形的组织，在时效的β相基体上分布着针 状的α相。 3.7β转变温度 供方应提供每批盘模锻件的β转变温度实测数据。 3.8超声波检验 经粗加工后的TC4、TC6、TC11钛合金盘模锻件应按HB/Z37的规定进行超声波检验，检验结果 应符合表4的相关要求。 T