熱處理制度對一種低合金鈦帶組織及性能的影響

陳猛 龐洪 劉娜

摘 要：文章研究了不同熱處理制度對Ti-3Al-Mo-V-Zr鈦合金熱軋帶材力學(xué)性能及組織的影響。分別進行了730℃、760℃、790℃、820℃、850℃下的熱處理實驗，對Ti-3Al-Mo-V-Zr鈦合金帶材在各溫度下的常規(guī)力學(xué)性能和顯微組織進行分析。結(jié)果表明：Ti-3Al-Mo-V-Zr鈦合金熱態(tài)帶材在820℃～850℃下熱處理可以得到顯微組織及力學(xué)性能優(yōu)異的適合冷軋軋制的帶材，此時均能達到后續(xù)冷軋軋制工藝和設(shè)備要求，故選用此溫度為半成品退火溫度最為合適。

關(guān)鍵詞：Ti-3Al-Mo-V-Zr鈦合金；熱軋帶材；熱處理制度；力學(xué)性能；顯微組織

中圖分類號：TG146 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）25-0125-03

Abstract： The effect of different heat treatment on the mechanical properties and microstructure of Ti-3Al-Mo-V-Zr hot rolled strip was studied in this paper. The heat treatment experiments at 730℃， 760℃， 790℃， 820℃ and 850℃ were carried out respectively. The conventional mechanical properties and microstructure of Ti-3Al-Mo-V-Zr titanium alloy strip at various temperatures were analyzed. The results show that the hot strip of Ti-3Al-Mo-V-Zr alloy can be annealed at 820℃ and 850℃， and the hot strip with excellent microstructure and mechanical properties can be obtained， which can meet the requirements of subsequent cold rolling process and equipment. Therefore， this temperature is the most suitable annealing temperature for semi-finished products.

Keywords： Ti-3Al-Mo-V-Zr titanium alloy； hot rolled strip； heat treatment system； mechanical properties； microstructure

前言

近年來，隨著鈦合金在國內(nèi)、國際市場需求不斷擴展，為了節(jié)約成本、優(yōu)化工藝結(jié)構(gòu)、最終實現(xiàn)低合金帶式生產(chǎn)，寶鈦集團公司對Ti-3Al-Mo-V-Zr鈦合金進行了帶式生產(chǎn)的工藝研究。本文就Ti-3Al-Mo-V-Zr鈦合金帶材進行了不同熱處理試驗，旨在研究Ti-3Al-Mo-V-Zr鈦合金帶材在不同溫度下的組織形貌及力學(xué)性能的變化規(guī)律，以期得到該合金組織與性能最佳匹配的熱處理制度。為該合金帶材的應(yīng)用和推廣提供技術(shù)支持的參考依據(jù)。

1 實驗

試驗鑄錠為2次真空自耗電弧爐熔煉的？覫≥940mm合金鑄錠，萬噸自由鍛后，在熱軋機上進行熱軋，軋制成5.0mm厚帶材。針對熱卷帶材取樣（拉伸、金相試樣），選取五個熱處理制度（730℃、760℃、790℃、820℃、850℃）進行試樣熱處理，對熱處理后試樣進行顯微組織分析及力學(xué)性能測試。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 熱處理制度對顯微組織的影響

不同熱處理制度對Ti-3Al-Mo-V-Zr鈦合金帶材顯微組織會產(chǎn)生不同的影響，具體見表1。

通過對表1顯微組織的觀察分析可以得出，其熱變形組織在730～760℃時，沒有完全再結(jié)晶，仍有部分長條狀魏氏組織存在；在790℃熱處理時，變形后的長條狀魏氏組織發(fā)生進一步再結(jié)晶；而在820℃熱處理時，其組織為細小的變形組織，變形后的長條狀魏氏組織基本消失，再結(jié)晶進行得比較充分；當(dāng)熱處理溫度繼續(xù)升高至850℃時，晶粒長大較明顯。通過圖1的組織變化趨勢，可知該合金熱處理制度選擇在820℃～850℃較為合適。

2.2 熱處理制度對力學(xué)性能的影響

熱處理制度對室溫力學(xué)性能的影響

不同的熱處理制度對Ti-3Al-Mo-V-Zr鈦合金帶材力學(xué)性能有著不同的影響，具體情況見表1、表2及圖2。

通過對表1、表2及圖2室溫力學(xué)性能分析可以得出，該合金在760～850℃溫度范圍內(nèi)熱處理時，室溫縱、橫向拉伸強度變化較大，隨退火溫度逐漸升高強度明顯出現(xiàn)下降趨勢?？v向延伸率變化很小，橫向延伸率隨溫度升高而升高，變化較大。

3 結(jié)論

（1）通過對熱處理后的Ti-3Al-Mo-V-Zr鈦合金帶材顯微組織的分析可以得出，該合金在熱處理后，其顯微組織在730℃～790℃組織均勻性較差，保留有部分魏氏組織。并且隨著溫度的升高，暗條狀魏氏組織（動態(tài)回復(fù)組織）逐漸減少，動態(tài)再結(jié)晶組織逐漸增多。在820～850℃熱處理后，組織最為細小均勻。在850℃熱處理時材料的晶粒開始明顯長大。

（2）該合金在730～850℃溫度范圍內(nèi)熱處理時，室溫強度變化較大?？v向延伸率變化很小，橫向延伸率隨溫度升高而升高，變化較大。

（3）該合金在820～850℃熱處理時組織和性能均能達到冷軋軋制工藝和設(shè)備要求，故選用此溫度為半成品退火溫度最為合適。

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