、自由锻造
钛合金的自由锻造(opendieforging,ODF)是一种利用外力作用使得钛合金在上砧与下砧之间变形，获得具有一定微观组织和性能、形状与尺寸锻件的锻造方法，特别适用于生产重型机械中的大型锻件或特大型锻件。锻造变形程度是自由锻造工艺中的重要工艺参数，是细化钛合金微观组织的必要条件。当变形程度小于30％时，不能破碎或只能轻微破碎钛合金中的铸造组织；当变形程度大于30%时，能够明显细化其微观组织。通常，要使钛合金中的粗晶针状微观组织细化，并转变为球状组织，获得具有良好微观组织的钛合金锻件，锻造变形温度应当在a+β相区内，变形程度应大于60%。2、热模锻造钛合金的热模锻造(hotdieforging,HDF）是一种利用外力作用使得钛合金坯料在模膛内变形，获得具有一定微观组织和性能、形状与较高尺寸精度锻件的锻造方法。热模锻造适合于生产结构形状较为复杂、尺寸精度较高和机械加工余量较小的钛合金锻件。为了使得钛合金锻件的微观组织和性能满足设计技术指标要求，热模锻造在钛合金锻造中应用较为普遍。钛合金热模锻造又分为普通模锻(dieforging,DF)、等温锻造(isothermaldieforging,IDF)、超塑性锻造(superplasticforging,SPF)三种锻造工艺。锻造工艺对钛合金锻件的尺寸精度影响显著。当采用普通锻造时，普通模锻件筋的最大高宽比为6:，精密锻件的最大高宽比为5:；当采用等温锻造或超塑性锻造时，精密锻件筋的最大高宽比为23:，筋的最小宽度可达2.5mm，腹板最小厚度可达2.0mm。普通锻造一般用于生产简单形状的钛合金锻件，等温锻造一般用于生产形状复杂和尺寸精度要求高的钛合金锻件，超塑性锻造一般用于生产形状极其复杂、截面变化大和使用性能要求高的钛合金锻件。3、特种锻造钛合金的特种锻造(specialforging,SF)是一种利用外力作用使得钛合金坯料在专用设备上进行变形，获得具有一定微观组织和性能、形状与尺寸锻件的锻造方法。特种锻造的生产效率较高，适合于生产大批量的钛合金锻件，如在镦锻机和搓丝机上生产螺钉，生产效率成倍增长，但是一种特种锻造设备只能生产一类锻件，具有局限性。
锻造变形温度、变形程度和变形速度是钛合金模锻工艺设计中的关键控制参数。从减少锻造变形能量消耗和充分利用钛合金塑性的角度出发，钛合金的始锻温度越高越好。例如，Ti6A4V合金在热模锻造时的流动应力为MPa，等温锻造时的流动应力为50MPa，超塑性锻造时的流动应力为40MPa。在锻造变形温度为℃和变形速度为mm/s的条件下等温锻造Ti6A4V合金鼻状圈时，最小壁厚为6.3mm；当变形速度为0.04mm/s时，Ti6A4V合金鼻状圈锻件在同一截面处的壁厚达到.52~.87mm。但是，如果始锻温度超过钛合金的β相变温度，由于β晶粒的剧烈长大，容易形成魏氏组织，会造成钛合金锻件的室温塑性偏低。钛合金的始锻温度高于β相变温度，导致晶粒长大和塑性降低的现象，称为钛合金β脆性。因此，为了避免α+β合金的β脆性，使得α+β合金锻件具有优良的综合性能，应当在β相变温度以下进行锻造。锻造变形温度对α+β合金和α合金锻件室温性能和晶粒尺寸的影响如图2和图3所示。对于β合金，锻造变形温度高于钛合金的β相变温度，也有可能发生β脆性。但是，一方面由于β合金的合金化程度高，其β相变温度较低(~℃)，如果在β相变温度以下进行锻造，变形抗力过大；另一方面，由于β合金的合金化程度高，如果在β相变温度以下进行锻造，其β晶粒的长大速度会低于α+β合金和α合金中的晶粒长大速度。因此，β合金的始锻温度总是高于β相变温度，但是为了尽量避免β脆性，β合金的始锻温度不能过高。常见α合金、α+β合金和β合金的锻造变形温度
如表2到表4所示：
图2锻造变形温度对α+β合金锻件室温性能和晶粒尺寸的影响
图3锻造变形温度对α合金锻件室温性能和晶粒尺寸的影响
表2α合金锻造工艺参数
表3β合金锻造工艺参数
表4α+β合金锻造工艺参数
锻造变形程度是决定钛合金锻件使用性能的重要因素。试验研究结果表明，当锻造变形程度为2%~0%时，钛合金变形后的晶粒非常粗大，超过上述锻造变形程度后，变形程度越大，钛合金变形后的晶粒越细小。当锻造变形程度大于85%时，由于会发生聚集再结晶，钛合金变形后的晶粒也十分粗大。另外，提高变形程度可以降低钛合金锻造变形时的各向异性，如当变形温度为~℃、变形程度为75%~80％时，TA2合金微观组织中的各向异性达到最小；当变形程度为90%左右时，TA6合金和TC6合金微观组织中的各向异性达到最小。钛合金在锻造变形过程中会同时发生再结晶和加工硬化现象。提高锻造变形速度，有时会使得钛合金的再结晶不能充分进行，导致塑性降低和变形抗力升高。因此，钛合金锻造变形时每次行程的变形程度应当大些，变形速度不能过大。对于常用锻造设备，压力机的变形速度比较慢，选择在压力机上进行钛合金锻造，可以降低钛合金的变形抗力，减少能量消耗，并且变形速度比较低会使得钛合金的塑性比较高，充型比较容易。
根据钛合金的锻造变形温度，又可分为α+β锻造(α+βforging)、β锻造(βforging)、近β锻造(nearβforging)和准β锻造(quasiβforging)四种锻造工艺。
()α+β锻造是在低于β相变温度30~50℃下进行加热和锻造变形，获得典型的等轴组织即α等轴组织+β转变组织。经过α+β锻造变形后，钛合金锻件的塑性和室温强度较高，高温性能和断裂韧性较低。
(2)β锻造是完全在高于β相变温度50℃下或更高温度下进行加热和锻造变形，获得网篮组织或魏氏组织。经过β锻造变形后，钛合金锻件的抗蠕变性能、断裂韧性和抗冲击性高，因“β脆性”和“微观组织遗传性”导致塑性和热稳定性低，应用极少。
(3)近β锻造（或称亚β锻造）是在低于β相变温度0~5℃下进行加热和锻造变形，获得0%~20％等轴α+50%~60%片层α+β转变基体组织。经过近β锻造变形后，钛合金锻件的塑性、高温性能、疲劳性能和断裂韧性等综合性能好。
(4)准β锻造是在高于β相变温度5~0℃下进行加热和锻造变形，获得典型的网篮组织。经过准β锻造变形后，钛合金锻件的抗蠕变性能、断裂韧性和抗冲击性较高，塑性和热稳定性较低。
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