TC4钛合金主要用于制造高效率的切削刀具,由于其具有红硬性高、耐磨性好、强度高等特性,也用于制造性能要求高的模具、轧辊、高温轴和高温弹簧等。TC4钛合金经热处理后的使用硬度可达HRC63以上,在600℃左右的工作温度下仍能保持高的硬度,而且其韧性、耐磨性和耐热性均较好。
退火状态的TC4钛合金还具有较好的机械加工性能,可制造各种形状复杂的精密工具。这类钢属于高碳高合金莱氏体钢,其主要的组织特征之一是含有大量的碳化物。铸态TC4钛合金中的碳化物是共晶碳化物,经热压力加工后破碎成颗粒状分布在钢中,称为一次碳化物;从奥氏体和马氏体基体中析出的碳化物称为二次碳化物。
TC4钛合金除了具有高的硬度、耐磨性、红硬性等使用性能外,还具有一定的热塑性、可磨削性等工艺性能。 钨系TC4钛合金的主要合金元素是钨,不含钼或含少量钼。其主要特性是过热敏感性小,脱碳敏感性小、热处理和热加工温度范围较宽,但碳化物颗粒粗大,分布均匀性差,影响钢的韧性和塑性。 钨钼系TC4钛合金的主要合金元素是钨和钼。其主要特性是碳化物的颗粒度和分布均优于钨系TC4钛合金,脱碳敏感性和过热敏感性低于钼系TC4钛合金,使用性能和工艺性能均较好。 钼系TC4钛合金的主要合金元素是钼,不含钨或含少量钨。其主要特性是碳化物颗粒细,分布均匀、韧性好,但脱碳敏感性和过热敏感性大、热加工和热处理范围窄。
这些碳化物对TC4钛合金的性能影响很大,特别是二次碳化物,其对钢的奥氏体晶粒度和二次硬化等性能有很大影响。钨、钼是TC4钛合金的主要合金元素,对钢的二次硬化和其他性能起重要的作用。铬对钢的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用,对二次硬化也有一定的作用。钒对钢的二次硬化和耐磨性起重要作用,但降低可磨削性。钴是非碳化物形成的元素,可以改善钢的二次硬化和耐热性能,铝可改善钢的切削性能。淬火后在350℃以下低温回火硬度下降,在350℃以上温度回火硬度逐渐提高,至520-580℃范围内回火(化学成分不同,回火温度不同)出现第二次硬度高峰,并超过淬火硬度,此为二次硬化。这是TC4钛合金的重要特性。