TC4，即Ti-6Al-4V，是中等强度α-β型两相钛合金的代表之一，广泛用于航空、汽车和结构部件。要把TC4的潜力发挥到位，熔炼工艺的稳健性至关重要。通过真空感应熔炼结合二次熔炼的路线，能够把杂质控制在低水平，帮助后续热处理实现稳定的相结构与性能重复性。对TC4来讲，工艺参数、化学成分控制与晶粒分布共同决定最终的力学性能与疲劳寿命。
TC4中等强度α-β型两相钛合金熔炼工艺
在技术参数层面，TC4常见化学成分为Ti-6Al-4V：Al 6.0±1.0%、V 4.0±0.5%，其他元素如Fe≤0.3%、O≤0.20%、N≤0.05%、C≤0.08%，实际数值随批次略有波动但需在检验范围内。室温屈服强度约800–880 MPa，抗拉强度约880–1000 MPa，伸长率在10–14%区间，晶粒尺度与α+β相比例随热处理而变。热处理通常包含固溶处理950–970°C、等温或快速冷却，再进行2–4小时时效，以实现β相控制与晶粒细化之间的平衡。熔炼与铸锭阶段的温度窗口与保护气氛，直接决定氧含量与氮含量的起点，因此要以铸态控温、浇注温度约在1700°C左右来确保α+β两相的分布均匀。
熔炼工艺要点聚焦于真空感应熔炼的气氛控制、炉料与杂质管理。以TC4为例，保护气氛通常以高纯度氩气为主，必要时辅以外部真空抽空，使氧含量可控在0.2 wt%以下，避免α相粗晶和β相过量形成脆弱区域。浇注温度、包覆材料及铸锭几何尺寸的控制，决定初步晶粒与夹杂物的分布，进而影响后续热处理的均匀性。对于TC4的二次熔炼，若采用VAR/EBM路径，还需关注残留气体与涂层辅料引入的杂质风险，并通过后续化学成分分析实现追溯。
在材料选型误区方面，常见的三类错误包括：一是用“强度高”标签代替对焊接性、断后韧性与疲劳性能的综合评价；二是将铸态TC4直接用于承载部件而忽略热处理对相变、晶粒与疲劳性能的影响；三是盲目追求进口材料而忽视工艺条件、检验方法与可追溯性导致的成本与质量波动。对TC4的选材要看全局：包括氧含量、晶粒控制、以及后续热处理的实现路径，不能只凭名义强度来决策。
一个技术争议点围绕热处理曲线对疲劳与断裂行为的影响展开。在TC4熔炼后，晶粒细化与β相分布的优化路径并非单一路线。一些厂商倾向通过延长等温阶段并提高晶粒细化程度来提升疲劳寿命，另一些则主张保守溶解+时效路线以降低晶粒粗大带来的脆性风险。两种思路各有利弊，实际应用中需结合部件几何、服务温度及载荷谱做出权衡。
标准体系与行情信息的混用，也常成为实际操作中的要点。TC4的熔炼与检测常以美标与国标双体系对照，参考 ASTM B348（钛及钛合金棒、坯、锭的成分与力学性能要求）与 ASTM B381（棒、杆、线材表面与尺寸要求），并结合国内对化学成分、热处理等级的等效条款，确保跨体系的一致性与可追溯性。行情层面，采购决策会综合国际价格波动与国内市场信息，分别参考 LME 的国际基准与上海有色网的国内报价，考虑进口税、运输时效与本地库存，以制定TC4熔炼用料的采购节奏与成本控制策略。
通过以上参数与工艺组合，TC4中等强度α-β两相钛合金在熔炼与后处理环节可以实现稳定的化学成分、受控的氧含量与可控的晶粒分布，进而获得可重复的力学性能与可靠的部件质量。这也是TC4在多领域应用落地的关键要素。
