钛及钛合金因其优异的综合性能,广泛应用于航空、航天、舰船、石油、化工、制盐、制碱、冶金等行业。目前pta项目使用的钛管材主要为gr.2(ta2)纯钛管,这类管材塑性好,冷加工变形量可达80%,但在实际生产过程中,需要根据设备能力状况选择合适的变形量进行冷加工,经冷加工的管材真空热处理后可继续加工,最终达到gb/t 3625、asme sb338标准或技术标准要求。研究人员针对pta项目用gr.2(ta2)φ19mm×1.25mm×lmm纯钛管,依据技术标准要求,制定冷加工工艺,研究轧制变形量及热处理温度对管材组织及性能的影响,从而选取合适的变形量及热处理温度,为纯钛管材批量化生产获得稳定的组织和力学性能提供参考。
实验用原材料为gr.2(ta2)纯钛,化学成分符合产品的技术要求。铸锭经锻造、棒坯钻孔、包套挤压、除铜酸洗得到冷轧管坯。冷变形采用常规冷轧管机进行多道次轧制,轧制单道次变形量控制在35%~65%,最终得到φ19mm×1.25mm成品管材,成品管材室温力学性能应满足rm≥400mpa,rp0.2=290~400mpa,a≥23%, 其余各项检测要求满足asme sb338标准要求。
设计48%、60%两种变形量进行冷加工,加工后的管材经不同温度(500、550、600 和700℃)保温120min真空退火,采用olympusmpg3显微镜观察纵向显微组织,waw-1000拉伸试验机测试室温力学性能。试验结果表明:
(1)冷加工变形量为48%,经500℃热处理,局部出现少量等轴晶,90%以上为加工态组织,经550℃热处理,可获得晶粒尺寸小于5μm的细小等轴晶。冷加工变形量达到60%时,经500℃热处理,可获得晶粒尺寸小于5μm的细小等轴晶。
(2)管材经48%、60%变形量冷加工后,采用不同热处理制度真空退火,由室温力学性能测试结果可以看出:同一变形量条件下,随温度升高,强度降低,塑性增加,当温度达到700℃时,强度大幅降低,超出标准要求下限。同一热处理温度条件下,随变形量增大,强度降低,塑性增加,然而,热处理温度为500℃、48%变形量条件下,屈服强度远超出标准要求值上限,而60%变形量条件下,各项性能均较好。
(3)冷加工变形量为48%,热处理温度选择550~600℃。冷加工变形量为60%,热处理温度选择500~600℃,均可获得满意的力学性能和显微组织。