熱連軋工藝對大規(guī)格純鈦棒材組織的影響

張玲玲　蔣紀新　劉智宇

摘? 要：工業(yè)純鈦棒材在航空、航天、艦船、核能、軍工等高科技領(lǐng)域，均具有廣泛的用途。文章借助一條專用于軋制鈦及鈦合金棒線材的新型熱連軋生產(chǎn)線，通過工藝探索，優(yōu)化？椎73mm大規(guī)格純鈦棒材的熱連軋生產(chǎn)工藝，并選取適宜的棒材成品熱處理制度，獲得滿足技術(shù)條件GB/T13810-2007、ISO5832/2中均勻且5級以上晶粒度評級要求的成品棒材。

關(guān)鍵詞：工業(yè)純鈦;熱連軋;力學(xué)性能;顯微組織

中圖分類號：TG335 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）29-0106-03

Abstract： Industrial pure titanium rods have a wide range of applications in high-tech fields such as aviation， aerospace， naval ships， nuclear energy， and military industry. In this paper， a new type of hot continuous rolling production line for rolling titanium and titanium alloy rods is used to optimize the hot continuous rolling process of φ73mm high-specification pure titanium rods， and a suitable heat treatment system for finished rods is selected.， so as to obtain finished rods that meet the technical conditions GB/T13810-2007， ISO 5832/2 uniform and grade 5 or above grain rating requirements.

Keywords： industrial pure titanium; hot rolling; mechanical properties; microtissue

前言

工業(yè)純鈦棒材在航空、航天、艦船、核電、醫(yī)療等高科技領(lǐng)域，均具有廣泛的用途。由于金屬晶粒越均勻、越細小，越有助于提高材料的強度和塑性等綜合性能。因此大規(guī)格純鈦棒材制備過程中的顯微組織和晶粒尺寸的控制，具有十分重要的作用。傳統(tǒng)工藝主要采用250橫列式軋機或精鍛機生產(chǎn)的純鈦棒材，因受設(shè)備能力及生產(chǎn)工藝的限制，不能實現(xiàn)晶粒尺寸的進一步細化。

本文主要研究通過一種新型熱連軋生產(chǎn)線，探索優(yōu)化φ73mm純鈦棒材的熱連軋生產(chǎn)工藝，并選取適宜的棒材成品熱處理制度，獲得滿足技術(shù)條件GB/T13810-2007、ISO 5832/2中均勻且5級以上晶粒度評級要求的成品棒材。

1 試驗

實驗所采用的材料是寶鈦集團生產(chǎn)的兩次真空熔煉鑄錠，又經(jīng)3150噸鍛造機鍛制成φ150mm棒坯。然后進行一火800℃/90min箱型孔型粗軋軋制至□82mm，分別以680℃/70min和800℃/70min制度進行在加熱軋制至Ф73mm，最后分別經(jīng)650℃/90min，AC、680℃/90min，AC熱處理。通過分析軋制過程組織演變規(guī)律，獲得最佳的Ф73mm大規(guī)格純鈦棒材的生產(chǎn)工藝方案。軋制方案如表1所示。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 □82mm半成品顯微組織

經(jīng)8道次粗軋后的□82mm半成品R態(tài)，純鈦顯微組織如圖1所示。

經(jīng)650℃/1h、680℃/1h熱處理后□82mm半成品顯微組織如圖2所示。

通過對圖1、圖2觀察，可以看出采用8道次熱連軋后的熱態(tài)半成品邊部破碎充分，晶粒細化明顯，中部至心部晶粒尺寸逐漸粗化。分別經(jīng)650℃/1h和 680℃/1h熱處理后晶粒度評級均達到6級。但680℃處理后的棒材晶粒更為粗大。

2.2 Ф73mm成品顯微組織

經(jīng)2道次粗軋后的Ф73mm成品純鈦棒R鈦顯微組織如圖3所示。

經(jīng)650℃/1h、680℃/1h熱處理后Ф73mm成品純鈦棒顯微組織如圖4所示。

通過對圖3、圖4觀察，可以看出采用2道次熱連軋后的熱態(tài)Ф73mm棒材顯微組織從邊部到心部均得到一定程度的破碎，但是方案二生產(chǎn)的棒材邊部組織明顯比方案一生產(chǎn)的棒材更為細小，這是由于加熱溫度過高，材料軟化更加明顯，在材料變形量不是特別大的輕卡下，變形主要集中在材料的邊部所致。

經(jīng)過650℃/1h和 680℃/1h熱處理后可以看出，不同工藝下的純鈦棒材組織均發(fā)生充分的再結(jié)晶行為。但經(jīng)680℃/1h熱處理后的棒材顯微組織比650℃/1h熱處理后的棒材顯微組織更為細小，同時方案一生產(chǎn)的棒材心部顯微組織比方案二生產(chǎn)的棒材心部顯微組織更為細小。

3 結(jié)論

（1）一火800℃軋制到□82mm方，經(jīng)650℃和680℃熱處理后試樣邊部與基體晶粒均勻一致，晶粒度5～6級。

（2）二火分別采用680℃和800℃軋制到Ф73mm，試樣經(jīng)650℃熱處理后，試樣邊部與基體晶粒均勻一致，晶粒度均為6級。經(jīng)680℃熱處理后，兩種溫度軋制獲得的棒材基體區(qū)晶粒大小基本一致，相差不大，分別為6.5級、6級，但邊部均出現(xiàn)一圈細小晶粒區(qū)，晶粒度可以達到7級。

參考文獻：

[1]黃張洪，曲恒磊，鄧超，等.航空用鈦及鈦合金的發(fā)展及應(yīng)用[J].材料導(dǎo)報，2011，25（1）：102-107.

[2]顏鳴皋，劉伯操，吳世平，等.中國航空材料手冊（2版）[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[3]張翥，王群驕，莫畏.鈦的金屬學(xué)和熱處理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

[4]E.A鮑利索娃，等.鈦合金金相學(xué)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1986：370-384.