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變形量對鈦合金管力學(xué)性能的影響!
發(fā)布時(shí)間:2022-07-06 14:50:18

       鈦材的優(yōu)良特性使其用途不斷擴(kuò)大,高品質(zhì)鈦管的需求也越來越多.以往的細(xì)鈦管加工方法多采用拉模拉伸法,鈦管與模具之間存在激烈的磨擦,往往產(chǎn)生鈦管表面燒蝕粘結(jié),尺寸公差也難以控制.為了防止這些弊病,通常需要對鈦材施行氧化處理,讓表面形成一層氧化膜,起潤滑作用,并且每次氧化處理后的加工量不能太大,氧化膜很硬,容易引起模具磨損,制品尺寸與表面質(zhì)量均存在問題,因此,迫切希望開發(fā)低成本高品質(zhì)的鈦細(xì)鈦管的加工方法.

       根據(jù)鈦管的軋制理論,在軋制過程中Q值(相對減壁量與相對減徑量比值)對管材內(nèi)表面質(zhì)量有很大的影響。在三輥軋制過程中,針對某一道次,經(jīng)探傷、取樣觀察橫截面,確保內(nèi)表面沒有任何裂紋后,選取不同Q值(0.87、1.00、1.26)進(jìn)行軋制。并在中間道次對管材進(jìn)行超聲波探傷檢測,并取樣觀察橫截面,確保內(nèi)表面沒有任何裂紋后再進(jìn)行下一道次軋制。結(jié)果Q值為0.87時(shí),內(nèi)表面微裂紋非常淺,深度約為5μm,而且裂紋較少;當(dāng)Q值增加至1.26時(shí),內(nèi)表面微裂紋深度達(dá)到50μm。管材內(nèi)表面出現(xiàn)微裂紋主要是由于三輥軋制是先減徑后減壁,減徑量大、減壁量過小,造成減徑過程中物料堆積,在內(nèi)表面形成縱向微裂紋。因此,用三輥軋機(jī)進(jìn)行鈦合金管軋制時(shí),Q值不宜超過0.87,否則管材內(nèi)表面容易出現(xiàn)裂紋。

       在小規(guī)格厚壁鈦合金管冷軋加工過程中,內(nèi)外表面易產(chǎn)生微裂紋。對于外表面的微裂紋通常采用打磨、刮修方法去除,效果十分理想;對于內(nèi)表面的微裂紋,目前在工業(yè)化生產(chǎn)過程中,內(nèi)孔大于13mm的主要采用鏜孔方式去除,內(nèi)孔小于13mm的一般不再做處理,故內(nèi)表面質(zhì)量控制有一定難度。

       (1)軋制小規(guī)格厚壁鈦合金管時(shí),兩輥開坯軋制的變形量選定在39%,管材的內(nèi)外表面質(zhì)量較好。

       (2)三輥冷軋小規(guī)格厚壁鈦合金管時(shí),Q值不宜超過0.87,這樣可以保證管材內(nèi)表面質(zhì)量較好,無裂紋產(chǎn)生。考慮強(qiáng)度和塑性的良好匹配,三輥軋制的變形量選定在30%,能夠得到較好的力學(xué)性能和顯微組織。

       (3)在鈦合金管材軋制過程中,每進(jìn)行1~2個(gè)道次的軋制,就進(jìn)行除油、酸洗、退火、矯直處理,再用噴砂+酸洗方法去除內(nèi)表面裂紋。采取這種措施可使成品管材的探傷合格率提高到35%~40%。

       軋制變形量在25%、30%、36%條件下,經(jīng)750℃真空退火后成品管材顯微組織??芍?,退火后的鈦合金管顯微組織均為等軸組織,隨變形量增加,再結(jié)晶程度更加完全,晶粒更加細(xì)小。軋制變形量分別為25%、30%、36%條件下,經(jīng)750℃真空退火后成品管材的室溫力學(xué)性能??芍?dāng)變形量為25%時(shí),成品管材的屈服強(qiáng)度為550MPa,抗拉強(qiáng)度為675MPa,延伸率為15.5%,延伸率略高于標(biāo)準(zhǔn)要求值15%;當(dāng)變形量為30%時(shí),抗拉強(qiáng)度為670MPa,屈服強(qiáng)度為535MPa,延伸率為17%;當(dāng)變形量為36%時(shí),抗拉強(qiáng)度為640MPa,屈服強(qiáng)度為517MPa,略高于標(biāo)準(zhǔn)要求值515MPa,延伸率達(dá)到19%。考慮強(qiáng)度與塑性的良好匹配,對比不同變形量條件下的力學(xué)性能及顯微組織,成品管材軋制變形量選定30%較為合理。


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