纯钛热加工性能参数
1. 来料牌号及化学成分
注:合金牌号对应标准GB/T3620.1-2007
2.纯钛的物理性能
熔点1668±4℃
密度ρ=4.5g/cm3
弹性模量E=1.17×105MPa、G=0.44×105Mpa(约为钢的54%)导热系数λ=19.3Wm-1K-1
热膨胀系数10.2×10-6/℃(室温-700℃)
泊松比υ=0.33
3.常温下力学性能
4. 加热规范
板坯在热轧前需要在加热炉中均匀加热,
为防止氧扩散,应限制加热温度和时间,因此,从成材率、表面质量考虑,该扩散层的厚度越薄越好,为此,热轧带卷加热温度的设定应在保证稳定轧制并可卷制成带的情况下,尽可能低。
通常工业纯钛在加热炉内最好加热至800~920℃。
纯钛料轧制时的加热制度和终轧温度
5. 轧制过程控制
热轧分为粗轧和精轧。
粗轧通常使用可逆式轧机,从厚板坯(80~300mm )的轧制到供精轧机轧制的板材厚度(25~40mm ),需经5~7个道次的轧制。
纯钛的粗轧终轧温度为790℃。
精轧工序在6~7台串列式轧机进行,可将25~40mm 的板坯连续加工成钛带材(厚3~6mm ),轧制速度可达
300~600m/min。
轧制过程温度控制参数为:钛板坯在加热炉中加热到800~920℃,在910℃出炉;粗轧终轧温度为790℃,连续热轧时钛坯温度控制在650~800℃范围,终轧温度为670℃;在470~490℃温度范围进行卷取。
轧制后立即将钛带在输出辊道上用水冷或空冷的方法,以大于5~10℃/s的速度冷却,在低于500℃时卷取,以保证带卷材质均匀。
其它工艺要点有:严格控制初轧及连轧时各机架压下量和各机架上带材的温度;避免辊道对带材表面划伤;每轧3~4块清理一下辊道上的金属沾污;热轧带卷初始阶段,需要建立一个稳定的、大于4MPa/mm2的后张力,防止因带材卷乱或松卷引起划伤。
轧制温度对纯钛的单位压力的影响
钛合金热加工性能参数
二、钛合金(TC3、TC4)
密度ρ=4.45g/cm3
弹性模量E=1.13×105MPa
导热系数λ=6.43Wm-1K-1
1常温力学性能
抗拉强度〉MPa 屈服强度〉MPa 延伸率〉TC3 880 10%
TC4 895 830 10%
TC4合金的拉伸应力应变曲线
TC4室温压缩应力应变曲线
2热轧工艺条件
1).加热规范
坯料轧制时的加热制度和终轧温度
预先经过变形的毛坯
Tβ
加热温度℃终轧温度℃加热时间(mm/min)
TC4 980-990 920 700 1-1.5
加热时间和速度:200mm厚的板坯通常加热时间为230-240分钟。
炉内气氛:加热炉一般采用连续步进式加热炉。
加热前的坯料应在微氧化性气氛中均匀加热。
2).压下制度
TC4合金的高温性能高温性能
温度℃600 800 900 1000 抗拉强度MPa 500 100 75 25 延伸率% 40 100 200 65
轧制温度对合金的单位压力的影响
坯料轧制时的加热制度和终轧温度
板坯热轧工艺参数
举例1:用可逆式四辊轧机将尺寸为240mm×1070mm×1600mm的TC4钛合金板坯轧制成厚度60mm中板的典型压下规范如下表:
值,mm
相对值,% 14.6 14.6 14.3 13.3 15.3 14.6 13.7 13.6 14.3 举例2:TC3板坯热轧工艺参数
轧后板材规格
加热制度压下制度
加热火次加热温度加热时间轧制道次
道次最大
加工率%
平均道次
加工率%
总加工
率%
TC3 6×650×L 1 910-920 感应加热:
13-15min
煤气炉:
200-250m
in
12 31.3 19 92 1 930-950
3)轧制速度:
φ600/φ1380×1200mm四辊热轧机轧制钛板的轧制速度
轧速m/s(80-140mm板坯)
咬入阶段中间轧制阶段
0.63
咬入速度稳定轧制速度轧件抛出速度
0.63 1.26-3.14 0.315-0.63。