《钛及钛合金棒材》

编制说明

（送审稿）

（2006年12月）

钛及钛合金棒材

一、 任务来源及计划要求

根据全国有色金属标准化技术委员会《关于下达2006～2008年有色金属国家标准修订计划的通知》（有色标委[2006]第13号）的要求，由宝钛集团有限公司、宝鸡钛业股份有限公司负责修订GB/T 2965－1996《钛及钛合金棒材》。按要求于2006年完成修订任务。

二、 编制过程（包括编制原则、工作分工、征求意见单位、各阶段工作过程等）

1、编制原则

在现行标准的基础上，结合近些年来钛及钛合金棒材的研制成果及生产、使用的实际情况，参考宝钛集团有限公司与国内使用单位签订的相关的产品协议标准，并充分考虑现行标准在执行过程中产生的问题进行修订。

1）根据国家标准GB/T 3620.1《钛及钛合金牌号与化学成分》的修订情况，将工业纯钛棒材的牌号相应修订为TA1、TA2、TA3和TA4（分别对应ASTM标准的Gr.1、Gr.2、Gr.3和Gr.4）；并新增TC4 ELI、TA13、TA15和TA19等钛合金牌号。

2）扩大了棒材的尺寸范围：最小直径或截面厚度从8mm降为＞7mm；棒材的最大规格由200mm增大到230mm；退火态棒材的长度范围扩大为300mm～3000mm。

3）依据ASTM B348-06ε1标准，补充了TA1、TA2、TA3、TA4和TC4 ELI的力学性能指标；根据相关协议标准，确定TA13、TA15和TA19钛合金棒材的力学性能指标。

4）增加了所有牌号钛棒材的规定非比例延伸强度Rp0.2指标。

5）提高了棒材的直径或截面厚度的尺寸允许偏差要求。

6）增加了机加工棒材的表面粗糙度要求。

2、分工

本标准由宝钛集团有限公司和宝鸡钛业股份有限公司起草。

3、征求意见单位

本标准在中国有色金属标准计量质量研究所网站公开征求意见。

4、各阶段工作计划

2005年6月～2006年4月 调研；

2006年5月～2006年7月 提出标准草案；

～2006年11月 标准征求意见，形成讨论稿并完成标准的预审；

～2006年12月 完成标准送审稿。

三、 调研和分析工作的情况

GB/T2965－1996自发布实施以来，在钛及钛合金棒材产品的订货、生产和检验方面发挥了重要的作用，有力地促进了钛及钛合金棒材的工业应用，并加速了其贸易的发展。但近些年来，钛及钛合金在各领域的应用日趋广泛，新型钛合金的研究、试制及工业化生产工作也取得了很大的进展，目前TA13、TA15和TA19合金均已通过鉴定，由科研试制生产转为工业批量生产，应用于飞机和航空发动机，目前需求量逐年增加。近些年来的生产与使用情况表明，其生产工艺成熟，产品质量稳定可靠，所以拟将该三种牌号纳入国家标准。TC4 ELI合金由于具有良好的损伤容限，使用量也越来越大，拟参照ASTM B348 中Gr.23牌号的指标，将该牌号也纳入国家标准中。

随着某些重点型号的启动，由一航材料院牵头，对TC6钛合金的热处理制度进行了深入的研究，研究了普通退火、等温退火等热处理对相应产品性能的影响，得到的性能数据表明，普通退火棒材的性能良好，完全可以满足相关产品的要求，现已修订了型号技术条件，纳入了普通退火处理。本次修订参照了相关技术协议，增加TC6合金的普通退火热处理及其对应的性能指标。

四、 主要技术内容的说明

1、化学成分

本标准中的化学成分仍引用GB/T3620《钛及钛合金牌号和化学成分及成分允许偏差》。由于GB/T3620修订时对纯钛的4个牌号是参照美国ASTM材料标准中纯钛成分和ISO外科植入物钛材标准进行改进和调整的，所以本标准中纯钛从表示方式和成分上都与ISO和ASTM标准保持一致。保证了我国钛材更利于推向国际市场。纯钛四个牌号与ISO和ASTM标准中纯钛牌号一一对应关系为：TA1对应Gr.1, TA2对应Gr.2, TA3对应Gr.3, TA4对应Gr.4。

本标准新增的TA13、TA15 、TA19和TC4 ELI四种钛合金，原GB/T3620.1未涉及到，但在修订GB/T3620.1已将该牌号加入。其化学成分的范围具体见下表规定。

表1 新增四种钛合金的化学成分 ％

牌号 主要元素 杂质元素（不小于）

Ti Al Mo V Sn Cu Zr Fe C H O N Si 其他杂

质总和

TA13 基 — — — — 2.0～

3.0 — 0.20 0.08 0.10 0.20 0.05 — 0.30

TA15 基 5.5～

7.0 0.5～

2.0 0.8～

2.5 — — 1.5～

2.5 0.25 0.10 0.015 0.15 0.05 0.15 0.30

TA19 基 5.5～

6.5 1.8～

2.2 — 1.8～

2.2 — 3.6～

4.4 0.25 0.05 0.0125 0.15 0.05 0.25 0.30

TC4 ELI 基 5.5～

6.5 — 3.5～

4.5 — — — 0.25 0.08 0.0125 0.13 0.03 — 0.40

2、力学性能

标准修订后的室温力学性能指标见如下表2，高温拉伸和持久性能见表3。

表2 钛合金的室温力学性能

牌号 室温力学性能，不小于

抗拉强度Rm

MPa 规定非比例延伸强度Rp0.2

MPa 断后伸长率A

％ 断面收缩率Z

％ 备注

TA1 240 140 24 30

TA2 400 275 20 30

TA3 500 380 18 30

TA4 580 485 15 25

TA5 685 585 15 40

TA6 685 585 10 27

TA7 785 680 10 25

TA9 370 250 20 25

TA10 485 345 18 25

TA13 540 400 16 35

TA15 885 825 8 20

TA19 895 825 10 25

TB2 ≤980 820 18 40 淬火性能

1370 1100 7 10 时效性能

TC1 585 460 15 30

TC2 685 560 12 30

TC3 800 700 10 25

TC4 895 825 10 25

TC4 ELI 830 760 10 15

TC6 a 980 840 10 25

TC9 1060 910 9 25

TC10 1030 900 12 25

TC11 1030 900 10 30

TC12 1150 1000 10 25

a TC6棒材测定普通退火状态的性能。当需方要求并在合同中注明时，方测定等温退火状态的性能。

表3 钛合金棒材的高温力学性能

牌号 试验温度

℃ 高温力学性能，不小于

抗拉强度σb

MPa 持久强度，MPa

σ100h σ50h σ35h

TA6 350 420 390 — —

TA7 350 490 440 ― ―

TA15 500 570 — 470 ―

TA19 480 620 ― ― 480

TC1 350 345 325 ― ―

TC2 350 420 390 ― ―

TC4 400 620 570 ― ―

TC6 400 735 665 ― ―

TC9 500 785 590 ― ―

TC10 400 835 785 ― ―

TC11 500 685 ― ― 640a

TC12 500 700 590 ― ―

a TC11钛合金棒材持久强度不合格时，允许再按500℃的100h持久强度σ100h≥590MPa进行检验，合格后则该批棒材的持久强度合格。

力学性能指标修订及其理由如下：

1) 大量生产和检验中的数据表明，原标准中的Rp0.2指标完全可满足使用要求，在生产过程中也可达到，指标较为合理，故本次修订时把原标准中规定的力学性能选作指标Rp0.2，规定为一项考核指标。

2) 由于GB/T 3620中工业纯钛的牌号及其化学成分发生了变化，因此本标准也相应采纳了新的工业纯钛牌号，并相应调整了棒材的力学性能指标。本标准参照ASTM B348-05ε1《钛及钛合金棒材规范》的性能指标，对纯钛棒材的力学性能进行了调整和规定。

3) 新增TA13、TA15、TA19和TC4 ELI合金的力学性能。本标准参照相关协议引用了其室温拉伸、高温拉伸和持久性能指标。依据ASTM B348-05ε1标准中的对应牌号Gr.23，增加了TC4 ELI牌号的力学性能指标。

TA13：试样热处理制度参照GJB3763A-2004，规定为780℃～800℃，保温0.5h～2h，空冷；室温力学性能指标参照相关的产品技术条件确定。

TA15：试样热处理制度参照GJB3763A-2004，为700℃～850℃，保温1h～4h，空冷。室温、高温力学性能指标依据相关技术协议，并与GJB 2218（修订稿）中TA15钛合金通用棒材相同。

TA19：试样热处理制度参照GJB 2218（修订稿），与GJB3763A-2004规定（Tβ-15～30℃，保温1h～2h，空冷；595℃，保温8h，空冷）基本一致。室温和高温力学性能指标与相关协议及GJB 2218（修订稿）中的指标相同。

TC4 ELI：性能与ASTM B348-05ε1《钛及钛合金棒材规范》中Gr.23的性能指标相同。

3、规格范围及尺寸允许偏差

近几年，市场需求更宽广，原标准规定的长度已远不能满足实际需求，同时各钛材加工企业装备水平不断提高和完善，根据国内现有的装备条件和实际生产情况，对棒材规格范围及尺寸允许偏差进行了修订。

a. 扩大了棒材的尺寸范围

最小直径或截面厚度从8mm降为＞7mm；棒材的最大直径从200mm扩大到230mm；将退火态棒材的不定尺长度从300~2000mm扩大为300~3000mm。

b. 提高了棒材直径或截面厚度的尺寸允许偏差要求

调整简化了尺寸允许偏差中的直径或边长的组距范围，相应提高了尺寸允许偏差要求，热加工棒材尺寸允许偏差见表4，车（磨）光及冷加工棒材的尺寸允许