無錫不銹鋼板：TA10鈦合金板材的熱處理工藝研究

無錫不銹鋼板6月7日訊 在高溫、高濃度的氯化物中，純鈦會發(fā)生縫隙腐蝕，影響使用壽命。為了解決純鈦在高溫、高濃度氯化物中的縫隙腐蝕問題，人們研制了一種新型鈦合金—Ti-0.2Pd合金。20世紀(jì)70年代中期，美國鈦金屬公司研制了Ti-0.3Mo-0.8Ni合金。該合金為近α型鈦合金，在高溫、高濃度氯化物中具有良好的抗縫隙腐蝕能力，可以部分取代成本較高的Ti-0.2Pd合金，已被美國、英國、俄羅斯、日本、法國、德國等國家列入了國家標(biāo)準(zhǔn)，并投入工業(yè)化生產(chǎn)。

20世紀(jì)80年代，我國開始對Ti-0.3Mo-0.8Ni合金進(jìn)行材料加工和應(yīng)用方面的研究，也將其列入我國國家標(biāo)準(zhǔn)（對應(yīng)我國牌號TA10），并在純鈦可能出現(xiàn)縫隙腐蝕的環(huán)境中得到了應(yīng)用。如1985年3月首次應(yīng)用于湘澧鹽礦真空制鹽的一效加熱室，1986年4月應(yīng)用于塘沽鹽場氯化鎂蒸發(fā)罐的加熱室。

某公司承接了國外某鉀肥工程生產(chǎn)裝置用鈦鋼復(fù)合材料的訂單。該復(fù)合材料覆層為3mm厚的TA10鈦合金板材。根據(jù)GB/T3621-2007《鈦及鈦合金板材》標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)板材需滿足A類要求，斷后伸長率達(dá)到18%即可，而后續(xù)用于爆炸焊接的板材需滿足B類要求，斷后伸長率應(yīng)達(dá)到25%以上。為保證爆炸復(fù)合工藝對鈦合金板材塑性的要求，可采用硬度低的0級海綿鈦?zhàn)鳛樵仙a(chǎn)板材，以達(dá)到后續(xù)工序?qū)λ苄灾笜?biāo)的要求，但這樣勢必會增加原材料的成本。科研人員采用2級海綿鈦?zhàn)鳛樵现苽銽A10鈦合金板材，通過研究不同熱處理制度對TA10鈦合金板材組織和性能的影響，探尋合適的熱處理制度，以期獲得塑性指標(biāo)能夠滿足后續(xù)爆炸復(fù)合工藝要求的TA10鈦合金板材。

實(shí)驗(yàn)材料為2級海綿鈦、鎳-鉬中間合金，經(jīng)過兩次真空自耗熔煉制備直徑為560mm的TA10鈦合金鑄錠。鑄錠經(jīng)鍛造開坯、銑面、修磨等工序制成熱軋板坯，再在1680軋機(jī)上經(jīng)兩火軋制成3.0mm厚的板材。

熱處理試驗(yàn)采用SX2-2.5-10型電阻爐，溫度誤差±5℃。TA10鈦合金為近α型合金，冷卻速度對其組織和性能影響不大，退火溫度一般應(yīng)選擇在α+β/β相變點(diǎn)以下120～200℃。因此，在3.0mm厚熱軋TA10鈦合金板材上切取熱處理試樣，進(jìn)行不同溫度退火處理，退火溫度分別為550、600、650、700、750、800℃，保溫時(shí)間均為30min，冷卻方式為空冷。在退火后的板材上取樣，進(jìn)行顯微組織觀察和力學(xué)性能測試，探尋合適的退火溫度。在優(yōu)選的退火溫度下，進(jìn)行不同保溫時(shí)間的退火處理，保溫時(shí)間分別為15、30、60、120、180min。取樣觀察不同時(shí)間退火后板材的顯微組織并測試力學(xué)性能，最終獲得合適的熱處理制度。試驗(yàn)結(jié)果表明：

（1）熱處理溫度達(dá)到600℃時(shí)，TA10鈦合金板材組織可以得到較好回復(fù)，但塑性較差。若需獲得較好的塑性，滿足爆炸復(fù)合用鈦板的使用要求，則需進(jìn)行較高溫度（700～750℃）的熱處理。

（2）熱處理溫度一定時(shí)，保溫時(shí)間對TA10鈦合金板材的強(qiáng)度影響不大，但對塑性影響顯著。

（3）對于3mm厚TA10鈦合金熱軋板材，經(jīng)過（700～750）℃×（30～60）min/AC退火處理后，可以獲得較為均勻的等軸α相和較好的綜合力學(xué)性能，滿足爆炸復(fù)合用鈦板的使用要求。