獲得雙態組織（或稱為球狀－片狀組織）鍛件的熱機械加工工藝路線如圖4-14所示，其工藝路線同樣分為4個部分，即β區的均勻化和開坯、（α+β)區的變形、（α+β)區的再結晶、時效或去應力退火。

該工藝的關鍵工藝參數是在鑄錠β區開坯后的冷卻速度，如前所述，這個冷卻速度將決定α片的寬度。這種片狀的α在第II步將得到變形，在第II步將得到又一次再結晶，所以從工序I得到的原始的α片的寬度將與后來的等軸α的尺寸有直接的關系，圖4-15所示為IMI834鈦合金在工序I的β區加工后以不同冷卻速度冷卻并經工序II和II后得到的顯微組織。從圖4-15中可以清楚地看到，圖4-15(a)中等軸初生α相（αp)約為40μm,(b)中的等軸ap約為m,而的體積分數約為13%,片狀α的寬度幾乎是相同的。

工序II為變形。半成品在（α+β)區的塑性變形是該熱機械加工工藝路線中的關鍵工序，由工序I的冷卻得到的片狀α在（α+β）相區接受塑性變形，這種塑性變形應該是越大越好，但是至少有足夠的能量積累以便α和β相在工序II能得到完全的再結晶。在工序II的變形中，密排六方結構的α相和體心立方結構的β相發展了織構，它們將影響到再結晶的組織和力學性能。

工序Ⅲ為再結晶退火。這一步中最重要的參數是溫度，溫度將決定再結晶后等軸初生α相（αp)的體積分數。αp大都分布在β晶粒的三角晶界處。對雙態組織來說，αp的體積分數和尺寸大小是最重要的顯微組織特征，一般情況下，β晶粒尺寸約等于之間的距離。再結晶退火的時間只要能足以使孤立的等軸αp晶粒形成就足夠了。
生產實踐表明：在過高再結晶溫度下停留過長時間，再結晶β晶粒也可能出現聚集長大，如圖4-16所示，會明顯降低強度和塑性。發生了聚集長大的β晶粒的顯微組織雖然保留有一定量的等軸初生α相（αp)，顯示了兩相區變形的基本特征，但同時存在較清晰粗大的再結晶β晶界，有時每個β晶粒中的β轉變組織有著明顯的較一致的方向性，在低倍試片上可能表現為粗大的半清晰晶。

再結晶退火溫度下，強α穩定元素（如A1、0)或強的β穩定元素（如Mo、V)將會分別向α相和β相擴散，以至于從再結晶溫度冷卻時在β晶粒中形成α片，如圖4-17所示，它們有較低的濃度（A1、O),在工序IV中有可能析出α2相質點。
在雙態組織中，從兩相區再結晶退火的冷卻速度主要影響各個α片的寬度，而α集束的尺寸和晶界α的長度很大程度上取決于β晶粒的尺寸。在通常的工業生產的冷卻速度范圍內，如30~600℃/min,雙態組織中α集束尺寸與β晶粒度差不多。在較低的冷卻速度下，αp的大小和含量將有所增加。

Brun等人認為：對于雙態組織，（α+β)區變形的目的是為了獲得具有等軸α和轉變組織的細小β晶粒，Dβ約20~40μm片厚度約為1μm.為了達到這個目的，（α+β)區變形前的坯料應是已經完成了一次完全再結晶的β細晶組織；并有必要規定晶內組織，特別是α片的厚度，這是對工序I的基本要求。
在（α+β)區的晶粒細化取決于存在等軸α顆粒時β晶粒的再結晶。α顆粒數量增加時，可以促進新β晶粒的形核并避免其長大，所以在給定的加工規范下，晶核長大達到平衡成為穩定的晶粒（尺寸記為
CB)。新的β晶粒在α顆粒之間長大。如果α顆粒數量太多，以至于α顆粒之間的距離bв小于CB,在相當合適的加工制度下，常常不會發生β相的再結晶。
bβ/Cβ≥1
這是存在等軸α顆粒時β相發生再結晶的一個重要條件。而的大小僅僅受變形和退火規范的控制，與原始組織無關。b值在（α+β）區變形之前由金屬的組織確定。為了β相的再結晶，α顆粒的數量和顆粒之間的距離是非常重要的，而α相的體積分數則不那么重要。在含有相等體積分數α相的情況下，根據α顆粒的尺寸，bβ可以在很大范圍內變化。
為加快β相的再結晶，α顆粒的數量應盡可能地多，同時顆粒間的距離不小于CB。
一個坯料的組織中，α顆粒之間的距離可以相差10倍以上，這是在（α+β)區區內β相再結晶嚴重不均勻的原因之一。這類組織中，原始過分細小片層組織不利于再結晶，再結晶β相的體積分數不會超過30%,如圖4-18(a)所示；試驗結果表明，當α片厚度b1=3.5μm的原始組織是最適合于發生β再結晶的，如圖4-18（b)所示，在含有更粗大晶內原始組織的情況下（如b1=5μm)會形成粗大的β晶粒，因此，為了獲得所要求的β晶粒度的雙態組織的半成品，不僅要特別控制原始組織（β晶粒度），而且還要控制坯料組織的晶內組織。

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