一、鈦及鈦合金的化學(xué)活性高

鈦及鈦合金在高溫下易與氧、氮和其他含氧氣體發(fā)生劇烈反應(yīng)。當(dāng)在空氣中加熱時(shí)，坯料表面形成氧化皮，當(dāng)溫度高于900℃時(shí)，氧化皮開始起鱗。除此之外，氧和氮向金屬深處擴(kuò)散，形成表面吸氣層，使其硬度升高、塑性降低。在溫度高達(dá)1200℃、長時(shí)保溫（5h以上）時(shí)，即大型鑄錠特有加熱條件下，表面吸氣層厚度可達(dá)幾毫米。中間坯料上若存在較厚吸氣層，在變形時(shí)會(huì)導(dǎo)致表面開裂，破壞表面質(zhì)量。表面存在吸氣層的成品板材、型材、管材、絲材等成品加工材在斷裂試驗(yàn)和工藝性能試驗(yàn)時(shí)，通常表現(xiàn)出塑性較低。

為消除吸氣層對(duì)后續(xù)壓力加工和最終使用性能的影響，應(yīng)對(duì)中間坯料、成品進(jìn)行物理或化學(xué)方法的表面處理。

使用防護(hù)涂層作保護(hù)在加熱、變形及冷卻時(shí)可較為有效地防止金屬吸氣。在保護(hù)氣氛中對(duì)坯料進(jìn)行加熱也是防止吸氣較為有效的方法。另外，感應(yīng)加熱法和接觸加熱法是較合理的加熱方法，可大大縮短金屬在劇烈氧化溫度段的停留時(shí)間。

鈦及鈦合金加熱和堿酸洗時(shí)易吸氫的特性給某些類型鈦合金材的加工造成困難，氫含量易超出指標(biāo)規(guī)定。為降低成品、半成品被氫污染的可能性，最好采用中性氣氛爐、感應(yīng)加熱爐、接觸加熱爐和電阻爐。只有加熱橫斷面相當(dāng)大的坯料時(shí)，才使用火焰加熱，同時(shí)要保持爐內(nèi)為微氧化氣氛。

堿酸洗是鈦合金增氫、特別是兩相鈦合金增氫的重要因素之一。必須恰當(dāng)選擇堿酸洗制度，以便盡量減少金屬吸氫。堿酸洗后氫在物料中的分布特點(diǎn)是表層的氫含量較高。當(dāng)成品或半成品的氫含量有嚴(yán)格要求(≤0.003%)時(shí)，可采用真空退火方法除氫。

二、鈦及鈦合金的導(dǎo)熱性差

鈦及鈦合金的熱導(dǎo)率通常只有鋁及鋁合金熱導(dǎo)率的1/15，鋼的1/5。較低的熱導(dǎo)率導(dǎo)致鈦在加熱時(shí)會(huì)沿鑄錠和坯料斷面產(chǎn)生較大溫差，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成裂紋。這就必須限制其加熱速度，特別是鑄錠和大尺寸坯料的加熱速度。

鈦及鈦合金坯料熱加工過程中，隨著壞料的冷卻，也可能產(chǎn)生較大溫差。坯料尖銳棱角、薄細(xì)斷面處很快變涼，從而給保證均勻變形和后續(xù)進(jìn)一步變形造成困難，導(dǎo)致金屬開裂。

鈦合金的這一特點(diǎn)從根本上限制了中間坯料和成品斷面的可加工形狀、坯料的變形方法、變形喂料速度以及變形設(shè)備的選擇范圍。

鈦合金的導(dǎo)熱性差還影響到熱變形過程本身。變形熱效應(yīng)易使最強(qiáng)烈的變形區(qū)金屬過熱，使組織和性能劣化。當(dāng)坯料鍛造(鐓粗)、棒材型軋、型材擠壓的工藝制度不當(dāng)時(shí)，特別易產(chǎn)生這種現(xiàn)象。只有合理選擇金屬變形加熱溫度、變形率、變形速度等，才可避免不良組織區(qū)。

三、具有α相、β相間的多晶轉(zhuǎn)變

加熱到β區(qū)溫度，可顯著提高塑性并降低變形抗力。然而β區(qū)變形不利于獲得良好使用性能的組織。在α+β相區(qū)變形時(shí)才可能獲得較佳的組織，但金屬的塑性，特別是鑄態(tài)的塑性在兩相區(qū)溫度范圍內(nèi)卻低得多，變形抗力也急劇增加。在實(shí)際生產(chǎn)中，如果分兩個(gè)階段進(jìn)行變形，即鑄錠先在β相區(qū)變形、然后再在α+β相區(qū)變形，就可解決這一問題。這兩個(gè)階段的變形率應(yīng)根據(jù)加工所需的金屬總變形率來選擇。β區(qū)最小變形率取決于是否需要保證細(xì)晶的宏觀組織，而α+β的最小變形率決定了能否獲得較佳的顯微組織。根據(jù)加工產(chǎn)品類剩的不同，可采用不同的變形溫度和變形率來實(shí)現(xiàn)。

四、鈦合金的冷變形能力有限

盡管鈦與其他六方晶體金屬(如鎂、鋅、鎘)相比具有較大的冷變形能力，但多數(shù)鈦合金的冷加工變形都比較困難。

中合金化和高合金化兩相鈦合金很難進(jìn)行冷狀態(tài)加工變形，主要由于其變形抗力高、變形時(shí)加工硬化、具有開裂和斷裂傾向的緣故。

變形時(shí)稍加預(yù)熱（至200~300℃）能顯著降低變形抗力，提高塑性。溫度進(jìn)一步提高到550~700℃，不會(huì)導(dǎo)致劇烈氧化和金屬組織惡化，而能從根本上改善加工塑性

五、鈦及鈦合金壓力加工時(shí)，具有易黏結(jié)變形工模具的傾向

鈦及鈦合金在壓力加工時(shí)的這種傾向易使加工材表面質(zhì)量惡化，因此對(duì)變形工模具和壓力加工時(shí)的工藝潤滑提出了更苛刻的要求。

六、鈦及鈦合金的屈強(qiáng)比高、彈性模量低

鈦及鈦合金這一特性使其加工材在冷狀態(tài)下矯直時(shí)，彈性回彈大，那些強(qiáng)度高的鈦合金材冷態(tài)下矯直顯得十分困難。

基于鈦及鈦合金上述加工特性，在制定生產(chǎn)工藝時(shí)應(yīng)予以充分考慮，以利于鈦及鈦合金加工材的生產(chǎn)。