1. 不同类型钛合金的基础硬度范围

 钛合金按晶体结构可分为 α 型、β 型、α+β 型三类，其硬度差异源于合金元素（如 Al、V、Mo、Cr）对相组成的调控：

 α 型钛合金：以纯钛（TA1、TA2）和低合金化钛合金（如 TA7，Ti-5Al-2.5Sn）为代表，组织稳定、塑性好，但硬度较低。典型硬度：纯钛（退火态）布氏硬度（HB）约100-150，维氏硬度（HV）约120-180；TA7（退火态）HB 约 180-220，HV 约 200-250。特点：硬度随温度升高下降缓慢，适合低温或耐腐蚀场景（如化工管道），但抗磨损能力弱。

 α+β 型钛合金：应用最广泛的类型（如 TC4，Ti-6Al-4V；TC11，Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si），通过调整 α 相（硬脆）与 β 相（塑性好）比例平衡强度与韧性，硬度中等。典型硬度：TC4（退火态）HB 约280-320，HV 约 300-350；经 “固溶 + 时效” 强化后（提升 α 相比例），HB 可升至 350-400，HV 达 380-450。特点：综合性能最优，是航空航天（如飞机起落架、发动机叶片）、医疗（如人工关节）的主力材料，但硬度仍低于中碳钢（如 45 钢淬火后 HB 约 500）。

 β 型钛合金：含大量 β 稳定元素（如 V、Mo、Nb，如 TB6，Ti-10V-2Fe-3Al；TB9，Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr），可通过快速冷却保留 β 相，经时效处理析出硬脆相（如 α 相），硬度最高。典型硬度：TB6（时效态）HB 约450-550，HV 达 500-600；部分高端 β 钛合金（如 Ti-15Mo-3Al-3Sn）时效后 HV 可超 650，接近马氏体不锈钢（如 304 淬火后 HV 约 600）。特点：高强度、高硬度兼具良好塑性，适合制造承受高载荷的耐磨部件（如航空发动机轴承保持架），但成本较高、加工难度大。

2. 影响钛合金硬度的核心因素

 钛合金的硬度本质是 “相组织、晶粒大小、合金元素固溶强化” 共同作用的结果，关键调控手段包括：

 合金成分：

 固溶强化：Al、Sn 等 α 稳定元素溶于 α 相，Mo、V 等 β 稳定元素溶于 β 相，通过原子间作用力阻碍位错运动，提升硬度（如 TC4 中 Al 含量从 5% 增至 7%，HV 可提升约 50）；

 析出强化：β 型钛合金时效处理时，β 相中析出细小的 α 相或金属间化合物（如 Ti₃Al），这些硬脆相可 “钉扎” 位错，显著提高硬度（如 TB6 时效后硬度较固溶态提升 30% 以上）。

 热处理工艺：

 退火：降低硬度、改善塑性（如 TC4 退火后 HV 从 350 降至 300），适合后续加工；

 固溶 + 时效：β 型和 α+β 型钛合金的核心强化工艺，通过控制固溶温度（如 TC4 固溶温度 920-950℃）、冷却速度（水淬保留 β 相）和时效温度（如 TC4 时效温度 500-550℃），精准调控相比例，实现硬度与韧性的平衡。

 晶粒细化：通过热加工（如锻造、轧制）或添加细化剂（如 B 元素）减小晶粒尺寸，利用 “晶界强化” 提升硬度（晶粒尺寸从 10μm 降至 1μm，钛合金 HV 可提升约 10%-15%），同时兼顾韧性（避免粗晶粒导致的脆断）。