鈦及鈦合金因其優(yōu)異的綜合性能,廣泛應(yīng)用于航空、航天、艦船、石油、化工、制鹽、制堿、冶金等行業(yè)。目前PTA項(xiàng)目使用的鈦管材主要為Gr.2(TA2)純鈦管,這類(lèi)管材塑性好,冷加工變形量可達(dá)80%,但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,需要根據(jù)設(shè)備能力狀況選擇合適的變形量進(jìn)行冷加工,經(jīng)冷加工的管材真空熱處理后可繼續(xù)加工,最終達(dá)到GB/T 3625、ASME SB338標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。研究人員針對(duì)PTA項(xiàng)目用Gr.2(TA2)Φ19mm×1.25mm×Lmm純鈦管,依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求,制定冷加工工藝,研究軋制變形量及熱處理溫度對(duì)管材組織及性能的影響,從而選取合適的變形量及熱處理溫度,為純鈦管材批量化生產(chǎn)獲得穩(wěn)定的組織和力學(xué)性能提供參考。
實(shí)驗(yàn)用原材料為Gr.2(TA2)純鈦,化學(xué)成分符合產(chǎn)品的技術(shù)要求。鑄錠經(jīng)鍛造、棒坯鉆孔、包套擠壓、除銅酸洗得到冷軋管坯。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35%~65%,最終得到Φ19mm×1.25mm成品管材,成品管材室溫力學(xué)性能應(yīng)滿足Rm≥400MPa,Rp0.2=290~400MPa,A≥23%, 其余各項(xiàng)檢測(cè)要求滿足ASME SB338標(biāo)準(zhǔn)要求。
設(shè)計(jì)48%、60%兩種變形量進(jìn)行冷加工,加工后的管材經(jīng)不同溫度(500、550、600 和700℃)保溫120min真空退火,采用OLYMPUSMPG3顯微鏡觀察縱向顯微組織,WAW-1000拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試室溫力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明:
?。?)冷加工變形量為48%,經(jīng)500℃熱處理,局部出現(xiàn)少量等軸晶,90%以上為加工態(tài)組織,經(jīng)550℃熱處理,可獲得晶粒尺寸小于5μm的細(xì)小等軸晶。冷加工變形量達(dá)到60%時(shí),經(jīng)500℃熱處理,可獲得晶粒尺寸小于5μm的細(xì)小等軸晶。
?。?)管材經(jīng)48%、60%變形量冷加工后,采用不同熱處理制度真空退火,由室溫力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果可以看出:同一變形量條件下,隨溫度升高,強(qiáng)度降低,塑性增加,當(dāng)溫度達(dá)到700℃時(shí),強(qiáng)度大幅降低,超出標(biāo)準(zhǔn)要求下限。同一熱處理溫度條件下,隨變形量增大,強(qiáng)度降低,塑性增加,然而,熱處理溫度為500℃、48%變形量條件下,屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求值上限,而60%變形量條件下,各項(xiàng)性能均較好。
?。?)冷加工變形量為48%,熱處理溫度選擇550~600℃。冷加工變形量為60%,熱處理溫度選擇500~600℃,均可獲得滿意的力學(xué)性能和顯微組織。