CN102560305A - 一种船用钛合金的高效短流程热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种船用钛合金的高效短流程热处理工艺,将多张TA5合金板叠上方放置30~50mm厚的Q235压板，压板不平度≤5mm/m，在400~500℃装炉，550℃保温50~70min，再以4~5℃/min升温至700℃保温150~200min；在整个热处理过程中TA5合金板在辊底炉内往返游动，辊的转动频率在5~6Hz，空冷阶段辊子的转动频率在10~15Hz。本发明处理的TA5合金板性能均匀性好，各部位屈服强度在680~700Mpa，抗拉强度在700~725Mpa，延伸率在19~23%，退火效率是连续式退火炉的数倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料加工技术，特别是一种船用钛合金的高效短流程热处理工艺。
背景技术
随着舰船、民用船只用量的增加，TA5合金板的应用量越来越大，但是TA5合金板对力学性能、工艺性能等综合性能指标要求较高，这就造成TA5合金板的热处理范围很窄，性能指标不易达到GB/T3621的要求。现阶段TA5合金板主要利用连续退火炉进行退火，但是连续退火炉的价格远远高于普通的辊底炉，并且利用连续退火炉只是进行单张板的连续退火，退火效率较低，板型也不容易控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用钛合金的高效短流程热处理工艺，提升TA5合金板的退火效率、降低退火成本，使得热处理的TA5合金板力学性能均匀，各部位的屈服强度差和抗拉强度差小于30Mpa，并且力学和工艺性能均符合GB/T3621-2007的要求，同时这种热处理方式还能够起到矫正板型的作用，使得成品板的不平度小于10mm/m。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的一种船用钛合金的高效短流程热处理工艺，首先将多张TA5合金板叠放在一起，最上方放置30~50mm厚的碳钢压板，压板的不平度≤5mm/m，炉温升至400~500℃时装炉，温度稳定后在550℃后保温50~70min，然后以4~5℃/min的升温速度升温至700℃，在此温度下保温150~200min；在整个热处理过程中TA5合金板在辊底炉内往返游动，辊的转动频率在5~6Hz。保温结束后出炉在辊道上进行空冷，空冷阶段辊子的转动频率在10~15Hz。
碳钢压板允许有氧化皮的存在，但是压板的不平度≤5mm/m。
碳钢压板的厚度不能太厚，若压板太厚会造成最下方与辊道接触的成品板表面产生严重的不能消除压痕，造成废品的出现。同样压板也不能太薄，若太薄起不到矫正板型的作用。
升温至700℃后的保温时间主要是依靠装炉量来进行确定，装炉量越多保温时间越长。
因为TA5对于4mm、5mm薄板有冷弯性能的要求（D=3T，α=60°），故而TA5的退火保温时间要求十分苛刻，若保温时间不足，造成强度指标偏高，造成冷弯不合，若保温时间过长，会导致强度指标不合格。针对这种情况TA5的退火为了提升成材率一般均采用连退的方式，而本文所发明的TA5的退火方式及保温时间要求同样也能够满足TA5各项性能指标的要求，屈服强度在680~700Mpa之间，抗拉强度在700~725Mpa，延伸率在19~23%之间。
热处理过程中辊的转动频率在5~6Hz，这样的转动频率不仅仅能够使得炉内各部位温度均匀，还能使得TA5合金板不会因为转动频率过快导致错层现象的发生。空冷阶段辊子的转动频率在10~15Hz，这样的频率能够保证最下方的TA5合金板不会产生变形。TA5合金板在退火及出炉时辊子按照本专利所述的转动频率进行游动，主要目的是为了防止高温退火时的粘辊现象和退火后板型不良现象。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
采用该本发明的热处理工艺处理的TA5合金板性能均匀性好，各部位屈服强度在680~700Mpa，抗拉强度在700~725Mpa，延伸率在19~23%之间，并且工艺性能均符合GB/T3621-2007的要求，对于4mm、5mm的TA5板而言热处理前不平度平均在30mm/m，热处理后不平度小于10mm/m。并且退火效率是连续式退火炉的数倍，并且随着辊底炉长度的增加和叠放TA5合金板数量的增加，这种工艺的退火效率还会进一步增加。
具体实施方式
实施例1
首先将12张4mm的TA5合金板叠放在一起，最上方放置50mm厚的普碳钢压板，炉温升至500℃时装炉，温度稳定后在500℃保温80min，然后以5℃/min的升温速度升温至700℃，在此温度下保温200min，辊子转动频率6Hz，保温结束后出炉在辊道上进行空冷，空冷时辊子转动频率15Hz。按照GB/T3621-2007进行取样测试，结果表明叠放在不同位置的TA5合金板的屈服强度差和抗拉强度差不大于25Mpa，延伸率在20~22%，且力学和工艺性能满足GB/T3621-2007的要求，板材不平度小于8mm/m。
实施例2
首先将11张4mm的TA5合金板叠放在一起，最上方放置30mm厚的普碳钢压板，炉温升至450℃时装炉，温度稳定后在500℃保温70min，然后以5℃/min的升温速度升温至700℃，在此温度下保温160min，辊子转动频率6Hz，保温结束后出炉在辊道上进行空冷，空冷时辊子转动频率10Hz。经该热处理工艺处理的TA5合金板，叠放在不同位置的TA5合金板的屈服强度差和抗拉强度差不大于15Mpa，延伸率在19.5~22%之间，且力学和工艺性能满足GB/T3621-2007的要求，板材不平度小于8mm/m。
实施例3
首先将8张5mm的TA5合金板叠放在一起，最上方放置50mm厚的普碳钢压板，炉温升至500℃时装炉，温度稳定后在500℃保温50min，然后以4℃/min的升温速度升温至700℃，在此温度下保温150min，辊子转动频率5Hz，保温结束后出炉在辊道上进行空冷，空冷时辊子转动频率10Hz。经该热处理工艺处理的TA5合金板，叠放在不同位置的TA5合金板的屈服强度差和抗拉强度差不大于20Mpa，延伸率在19~23%之间，且力学性能和工艺性能满足GB/T3621-2007的要求，板材不平度小于10mm/m。
对比例1
其他条件如实施例1所示，但是最上方不放置钢板，如果未退火之前板型较差，这种情况成品板在一块退火时因为要在辊道上来回游动，很容易造成错层的现象，造成性能不均匀现象，并且板型和未退火前的板型基本保持一致均在20~30mm/m之间，起不到矫正板型的作用，而加压板退火后成品板板型平直、基本无错层、性能均匀稳定。
对比例2
其他条件如实施例2所示，但是TA5合金板在退火及出炉时辊子不游动，则长时间和辊道接触的部位在重压及摩擦力的作用下产生粘结凹坑，增加成品的修磨工序，除此之外因为在两个辊之间存在一定的间距，若不进行反复的游动TA5合金板就会在两个辊道中间产生凹陷形成波浪型的缺陷，增加成品板的不平度。
Claims (1)
1.一种船用钛合金的高效短流程热处理工艺，其特征是：首先将多张TA5合金板叠放在一起，最上方放置30~50mm厚的碳钢压板，压板的不平度≤5mm/m，炉温升至400~500℃时装炉，温度稳定后在550℃后保温50~70min，然后以4~5℃/min的升温速度升温至700℃，在此温度下保温150~200min；在整个热处理过程中TA5合金板在辊底炉内往返游动，辊的转动频率在5~6Hz；保温结束后出炉在辊道上进行空冷，空冷阶段辊子的转动频率在10~15Hz。
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