加工工藝對(duì)Gr.2/TA2純鈦管材性能及晶粒度的影響

鈦材具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、耐蝕等優(yōu)異特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、石油、化工等行業(yè)。近年來，鈦材在PTA行業(yè)的用量較大，以Gr.2/TA2純鈦類為主，使用過程中不僅要求具有高的強(qiáng)度，而且塑性好，鈦材的組織是決定其性能的主要因素，而組織形態(tài)又取決于加工工藝。近年來在鈦管材加工方面的研究較多，而加工工藝對(duì)Gr.2管材性能及晶粒度影響研究不多。為此，科研人員重點(diǎn)依據(jù)ASTMB338標(biāo)準(zhǔn)要求，針對(duì)純鈦管材加工工藝對(duì)性能組織及晶粒度的影響進(jìn)行研究，為批量化穩(wěn)定生產(chǎn)高質(zhì)量管材提供參考。

試驗(yàn)用原材料為Gr.2純鈦。冷變形采用常規(guī)冷軋管機(jī)進(jìn)行多道次軋制，軋制單道次變形量控制在40%～70%范圍內(nèi)，最終得到Φ19mm×1.6mm×Lmm成品管材，各項(xiàng)檢測(cè)要求滿足ASTMB338標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)計(jì)最后一道次冷加工變形量分別為45%、65%，加工后的管材經(jīng)500℃、530℃、550℃、600℃、650℃、700℃保溫180min真空退火后，采用WAW-1000拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試室溫力學(xué)性能，OLYMPUSMPG3顯微鏡觀察縱向顯微組織，并進(jìn)行晶粒度評(píng)判。

從室溫性能測(cè)試結(jié)果來看，在變形量相同條件下，隨熱處理溫度升高，強(qiáng)度降低，延伸率增加。熱處理溫度相同條件下，溫度為530℃～600℃范圍內(nèi)60%變形量的強(qiáng)度及延伸率均優(yōu)于45%變形量，溫度大于600℃時(shí)，兩種變形量條件下的強(qiáng)度及延伸率逐漸趨于一致。而500℃時(shí)45%變形量的強(qiáng)度達(dá)到640MPa，遠(yuǎn)高于60%變形量的強(qiáng)度，而延伸率低于60%變形量，主要是由于冷變形度小，儲(chǔ)存能少，經(jīng)熱處理后保留了大量的加工態(tài)組織。

從變形量及熱處理對(duì)顯微組織及晶粒度影響研究發(fā)現(xiàn)，熱處理溫度為500℃、變形量為45%時(shí)，存在大量的長條狀加工態(tài)組織，而變形量為60%，發(fā)生完全再結(jié)晶，晶粒非常細(xì)小，晶粒尺寸約為5.6μm。熱處理溫度為530℃時(shí)，兩種變形量條件下均發(fā)生完全再結(jié)晶，晶粒非常細(xì)??；當(dāng)熱處理溫度超過600℃時(shí)，晶粒開始長大，溫度達(dá)到700℃，晶粒非常粗大，尺寸約為31.8μm。試驗(yàn)結(jié)果表明：

純鈦管材冷加工變形量為45%，熱處理溫度選擇530℃～600℃，冷加工變形量為60%，熱處理溫度選擇500℃～600℃，可獲得優(yōu)異的力學(xué)性能和顯微組織。