Ti-31鈦合金是一種多元近α鈦合金，化學(xué)成分為Ti-Al-Mo-Zr-Ni，是我國自行研 制的新型高溫耐腐蝕合金 ，與同等強(qiáng)度 的其他鈦合金相比，塑韌性 、中溫?zé)釓?qiáng)性、高溫持久性 、耐蝕性及可焊接性明顯提高。Ti-31鈦合金管材可用于熱交換器、冷凝器及管路附件等 ，也可推廣應(yīng)用 于航空 、石油工業(yè)及海洋工業(yè) ，市場前景相當(dāng)廣闊。目前在生產(chǎn)中存在的主要問題是高溫力學(xué)性能不穩(wěn)定 ，軋制過程中易產(chǎn)生裂紋，超聲波檢驗(yàn)合格率低。因此，本工藝優(yōu)化過程主要針對(duì)以上問題 ，從冷軋變形程度 、直徑壁厚變形 的匹配關(guān)系、管坯表面處理 、成品退火溫度等方面進(jìn)行研究 ，制定較為合理的生產(chǎn)工藝 ，提高 Ti-31管材冷軋成品率 。

1、試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

Ti-31試驗(yàn)用鑄錠化學(xué)成分見表 1，鑄錠經(jīng)鍛造后擠壓成管坯，管坯規(guī)格為φ86~12。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)過程 用 LG 80 、LG 55 、LG 30 及 LD30 冷 軋管機(jī) 進(jìn)行冷 軋生產(chǎn) ，采用 5 米立式真空退火爐進(jìn)行退火 。

1.3 試驗(yàn)工藝流程

依據(jù)原有 Ti-31管材生產(chǎn) 工藝及本試驗(yàn) 的相關(guān)內(nèi)容制定生產(chǎn)工藝流程 ：管坯修理一冷軋一 除油一酸洗一退火一矯直一修理一外拋 光一 內(nèi)噴砂 一流動(dòng) 酸洗一 成品冷 軋一除油一 酸洗一 退 火一 矯直一超聲一檢查一包裝。

1.4 試驗(yàn)參數(shù)選擇1.0-1.7，退火制度700~760℃×1h ，對(duì)中間道次管坯采用外表面拋光，內(nèi)表面噴砂、流動(dòng)酸洗。

2、結(jié)果與討論

2.1 變形程度 、直徑壁厚變形匹配關(guān)系參數(shù) Q 值 (相對(duì)減壁量／相對(duì)減徑量 )對(duì)管材冷軋質(zhì)量和力學(xué)性能的影響

2.1.1 變形程度 、Q 值對(duì)管材冷軋質(zhì)量的影 響管材軋制過程 中變形程度 、Q 值的變化嚴(yán)重影響管材軋制質(zhì)量和工藝性能 ，試驗(yàn)過程按照表 2 的不同工藝參數(shù)進(jìn)行對(duì) 比。管材冷軋過程 中產(chǎn)生的裂紋是影響管材超聲波檢驗(yàn)合格率 的主要 因素 ，

用超聲波檢驗(yàn)合格率來衡量軋制質(zhì)量最為直觀。

由表2可以看出Q 值小于等于 1-4 時(shí)冷軋管材超聲波檢驗(yàn)合格率相對(duì)較高，Q 值大于 1.4 時(shí)冷軋管材超聲波檢驗(yàn)合格率相對(duì)較低，主要是因?yàn)?Q 值 1. 08～1.4 時(shí)，雖然變形程度較大 ，但是管材壁厚 、外徑變形量匹配較為合理 ，不易產(chǎn)生軋制裂紋等缺陷 ，超聲波檢驗(yàn)合格率較高；變形程度在30~45％，管材超聲波檢驗(yàn)合格率相對(duì)穩(wěn)定。

2.1.2 Q值對(duì)管材室溫力學(xué)性能的影響

由圖1可以看出當(dāng)Q值小于1.5 時(shí)，隨著Q值的增大，管材的抗拉強(qiáng)度 、屈服強(qiáng)度也隨之增大 ，塑性 降低 ；Q 值為1.5時(shí) ，管材抗拉強(qiáng)度 、屈服強(qiáng) 度達(dá)到最大值 ；Q 值大于1.5 時(shí) ，隨著Q值得增大 ，管材抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度有所降低、塑性有所提高。

試驗(yàn)證明變形程度ε=30~45％，Q值 1.1—1.5，管材軋制超聲合格率較高 ，室溫力學(xué)性能穩(wěn)定 。實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)成 品管材規(guī)格 、設(shè)備能力及各項(xiàng)性能匹配等因素選擇較為合理的變形工藝參數(shù)。

2.2 退火溫度對(duì)管材高溫力學(xué)性能的影響

對(duì)道次變形量 35％的管材進(jìn)行 700℃×1h 、720℃×1h 、740℃×1h、750℃×1h 、760℃×1h退火 ，并對(duì)退 火后管材進(jìn)行 350℃力學(xué)性 能檢驗(yàn) ，檢驗(yàn)結(jié)果見表 3。

由表3可以看出成品退火溫度在 700～740℃×1h，管材 350℃力學(xué)性能穩(wěn)定 ，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 管坯處理方法對(duì)超聲合格率的影響

在管材軋制中間道次適當(dāng)加入外表面拋光 、內(nèi)表面噴砂處理工藝 ，噴砂后進(jìn)行流動(dòng)酸洗 ，可將軋制過程產(chǎn)生的細(xì)小裂紋 、粘結(jié) 、折皺、壓坑等缺陷消除，從而提高超聲合格率。

結(jié)果表明 ，經(jīng)過管坯處 理后 ，超聲合格率較管坯未處理部分提高10~20％。

3、結(jié)束語

軋制變形程度 30~45％，Q值1.0~1.4 軋制管材表面質(zhì)量 良好 ，Q值 1.1～1.5室溫力學(xué)性能穩(wěn)定，實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)管材生產(chǎn)規(guī)格及設(shè)備能力等 因素選擇較為合理的變形工藝參數(shù) 。