CN103484804A - 一种钛丝的除氢热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钛丝的除氢热处理方法，该方法为：在真空条件下，将钛丝升温至(Trs-30)℃～(Trs-10)℃后保温30min～90min，然后升温至(Trs+10)℃～(Tre-10)℃后保温90min～180min，最后升温至Tre～(Tre+30)℃后保温60min～90min，其中Trs为钛丝的开始再结晶温度，Tre为钛丝的终了再结晶温度，Trs和Tre的单位均为℃；所述钛丝为纯钛丝或钛合金丝。本发明采用多阶段保温制度进行除氢热处理，能够在不损失钛丝力学性能的条件下实现良好的除氢效果；本发明处理方法简单，设计巧妙，除氢效果显著。

Description

一种钛丝的除氢热处理方法
技术领域
本发明属于钛材料加工技术领域，具体涉及一种钛丝的除氢热处理方法。
背景技术
对于钛及钛合金丝材而言，杂质元素氢对其性能有很大的影响。钛及钛合金很容易从酸洗液、腐蚀液和热加工的高温气氛中吸氢，从而产生“氢脆”现象，使丝材的冲击韧性及塑性显著降低。
真空退火是降低钛及钛合金丝材中氢含量的主要手段之一。目前普遍采用的真空退火制度是在恒定的温度下进行一次保温处理，然而该制度存在一定问题。由于现有的真空退火制度的退火温度较高，退火时间较长，虽然有益于降低氢含量，但是会对丝材的延伸率以及强度造成严重损失。而降低退火温度，缩短保温时间则不利于除氢，使氢含量很难降至较低水平。
因此，亟需研发一种钛丝的除氢热处理方法，使其既不损失钛丝的力学性能，并且又能够达到良好的除氢效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种钛及钛合金丝材的除氢热处理方法。该方法采用多阶段保温制度进行除氢热处理，能够在不损失钛丝力学性能的条件下实现良好的除氢效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，该方法为：在真空条件下，将钛丝以第一升温速率升温至(Trs-30)℃～(Trs-10)℃后保温30min～90min，然后以第二升温速率升温至(Trs+10)℃～(Tre-10)℃后保温90min～180min，最后以第三升温速率升温至Tre～(Tre+30)℃后保温60min～90min，其中Trs为钛丝的开始再结晶温度，Tre为钛丝的终了再结晶温度，Trs和Tre的单位均为℃；所述第一升温速率、第二升温速率和第三升温速率均为5℃/min～10℃/min；所述钛丝为纯钛丝或钛合金丝。
上述的一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，所述纯钛丝为TA1纯钛丝、TA1ELI纯钛丝或TA2纯钛丝。
上述的一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，所述钛合金丝为TC4钛合金丝、TC4-DT钛合金丝、TA15钛合金丝、TA16钛合金丝、TA17钛合金丝或TA18钛合金丝。
上述的一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，所述钛丝为经酸洗处理或磨削处理后的钛丝。
上述的一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，所述钛丝的丝径为0.6mm～4.0mm。
上述的一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，所述真空条件为真空度不大于1.0×10-2Pa。
上述的一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，经除氢热处理后的钛丝中氢的质量百分含量不大于0.002%。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明利用多阶段保温的热处理制度对钛及钛合金丝材进行脱氢处理，第一保温温度阶段为氢元素开始从间隙固溶态转化为游离态的临界温度，本阶段的保温温度下开始氢的可逆合金化转变。随着温度的升高，氢的可逆化进程加速，在到达第二保温温度时，游离态氢的析出达到峰值。第二温度阶段的保温过程可使钛氢系统中的氢含量大幅度降低，钛丝中的氢含量水平接近或低于其固溶度。由于第一、一二阶段的保温温度均在再结晶温度区间内，不会造成材料的组态和相结构发生显著变化，保证了钛丝的力学性能不受保温的影响引起波动。第三温度阶段的保温起到对丝材中氢含量的稳定化和力学性能的强韧化匹配作用，本阶段的保温过程可将真空炉内残留的游离态氢原子排除彻底，避免在炉内冷却过程中游离态氢元素进行可逆合金化而造成除氢效果不佳。
2、本发明处理方法简单，设计巧妙，除氢效果显著；本发明在不损失钛丝力学性能的前提下能够达到良好的除氢效果。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
TA1纯钛丝（其开始再结晶温度Trs为590℃，终了再结晶温度Tre为650℃）的除氢热处理：
将经酸洗处理后的TA1纯钛丝加入真空热处理炉中，在真空度不大于1.0×10-2Pa的真空条件下，将TA1纯钛丝以6℃/min的升温速率升温至560℃后保温80min，然后以6℃/min的升温速率升温至600℃后保温100min，最后以6℃/min的升温速率升温至660℃后保温80min。
将除氢热处理后的TA1纯钛丝自然冷却或用氩气冷却至25℃室温，然后进行力学性能和氢含量测试，测试数据见表1。
表1实施例1除氢热处理前后TA1纯钛丝的力学性能和氢含量
Figure BDA0000386964230000031
由表1可知，本实施例通过采用多阶段保温制度进行除氢热处理，能够在不损失钛丝力学性能的条件下实现良好的除氢效果。
实施例2
TA1ELI纯钛丝（其开始再结晶温度Trs为570℃，终了再结晶温度Tre为640℃）的除氢热处理：
将经酸洗处理后的TA1ELI纯钛丝加入真空热处理炉中，在真空度不大于1.0×10-2Pa的真空条件下，将TA1ELI纯钛丝以6℃/min的升温速率升温至550℃后保温80min，然后以6℃/min的升温速率升温至580℃后保温100min，最后以6℃/min的升温速率升温至660℃后保温80min。
将除氢热处理后的TA1ELI纯钛丝自然冷却或用氩气冷却至25℃室温，然后进行力学性能和氢含量测试，测试数据见表2。
表2实施例2除氢热处理前后TA1ELI纯钛丝的力学性能和氢含量
Figure BDA0000386964230000041
由表2可知，本实施例通过采用多阶段保温制度进行除氢热处理，能够在不损失钛丝力学性能的条件下实现良好的除氢效果。
实施例3
TA2纯钛丝（其开始再结晶温度Trs为650℃，终了再结晶温度Tre为750℃）的除氢热处理：
将经酸洗处理后的TA2纯钛丝加入真空热处理炉中，在真空度不大于1.0×10-2Pa的真空条件下，将TA2纯钛丝以8℃/min的升温速率升温至620℃后保温40min，然后以8℃/min的升温速率升温至680℃后保温100min，最后以8℃/min的升温速率升温至750℃后保温80min。
将除氢热处理后的TA2纯钛丝自然冷却或用氩气冷却至25℃室温，然后进行力学性能和氢含量测试，测试数据见表3。
表3实施例3除氢热处理前后TA2纯钛丝的力学性能和氢含量
Figure BDA0000386964230000051
由表3可知，本实施例通过采用多阶段保温制度进行除氢热处理，能够在不损失钛丝力学性能的条件下实现良好的除氢效果。
实施例4
TC4钛合金丝（其开始再结晶温度Trs为750℃，终了再结晶温度Tre为850℃）的除氢热处理：
将经磨削处理后的TC4钛合金丝加入真空热处理炉中，在真空度不大于1.0×10-2Pa的真空条件下，将TC4钛合金丝以10℃/min的升温速率升温至720℃后保温90min，然后以10℃/min的升温速率升温至800℃后保温120min，最后以10℃/min的升温速率升温至850℃后保温80min。
将除氢热处理后的TC4钛合金丝自然冷却或用氩气冷却至25℃室温，然后进行力学性能和氢含量测试，测试数据见表4。
表4实施例4除氢热处理前后TC4钛合金丝的力学性能和氢含量
Figure BDA0000386964230000052
由表4可知，本实施例通过采用多阶段保温制度进行除氢热处理，能够在不损失钛丝力学性能的条件下实现良好的除氢效果。
实施例5
TC4-DT钛合金丝（其开始再结晶温度Trs为720℃，终了再结晶温度Tre为830℃）的除氢热处理：
将经磨削处理后的TC4-DT钛合金丝加入真空热处理炉中，在真空度不大于1.0×10-2Pa的真空条件下，将TC4-DT钛合金丝以8℃/min的升温速率升温至690℃后保温90min，然后以8℃/min的升温速率升温至790℃后保温120min，最后以8℃/min的升温速率升温至840℃后保温60min。
将除氢热处理后的TC4-DT钛合金丝自然冷却或用氩气冷却至25℃室温，然后进行力学性能和氢含量测试，测试数据见表5。
表5实施例5除氢热处理前后TC4-DT钛合金丝的力学性能和氢含量
Figure BDA0000386964230000061
由表5可知，本实施例通过采用多阶段保温制度进行除氢热处理，能够在不损失钛丝力学性能的条件下实现良好的除氢效果。
实施例6
TA15钛合金丝（其开始再结晶温度Trs为650℃，终了再结晶温度Tre为750℃）的除氢热处理：
将经磨削处理后的TA15钛合金丝加入真空热处理炉中，在真空度不大于1.0×10-2Pa的真空条件下，将TA15钛合金丝以5℃/min的升温速率升温至620℃后保温30min，然后以5℃/min的升温速率升温至660℃后保温180min，最后以5℃/min的升温速率升温至780℃后保温60min。
将除氢热处理后的TA15钛合金丝自然冷却或用氩气冷却至25℃室温，然后进行力学性能和氢含量测试，测试数据见表6。
表6实施例6除氢热处理前后TA15钛合金丝的力学性能和氢含量
Figure BDA0000386964230000071
由表6可知，本实施例通过采用多阶段保温制度进行除氢热处理，能够在不损失钛丝力学性能的条件下实现良好的除氢效果。
实施例7
TA16钛合金丝（其开始再结晶温度Trs为620℃，终了再结晶温度Tre为730℃）的除氢热处理：
将经磨削处理后的TA16钛合金丝加入真空热处理炉中，在真空度不大于1.0×10-2Pa的真空条件下，将TA16钛合金丝以8℃/min的升温速率升温至610℃后保温90min，然后以8℃/min的升温速率升温至680℃后保温180min，最后以8℃/min的升温速率升温至750℃后保温60min。
将除氢热处理后的TA16钛合金丝自然冷却或用氩气冷却至25℃室温，然后进行力学性能和氢含量测试，测试数据见表7。
表7实施例7除氢热处理前后TA16钛合金丝的力学性能和氢含量
Figure BDA0000386964230000072
由表7可知，本实施例通过采用多阶段保温制度进行除氢热处理，能够在不损失钛丝力学性能的条件下实现良好的除氢效果。
实施例8
TA17钛合金丝（其开始再结晶温度Trs为640℃，终了再结晶温度Tre为760℃）的除氢热处理：
将经磨削处理后的TA17钛合金丝加入真空热处理炉中，在真空度不大于1.0×10-2Pa的真空条件下，将TA17钛合金丝以8℃/min的升温速率升温至630℃后保温90min，然后以8℃/min的升温速率升温至680℃后保温180min，最后以8℃/min的升温速率升温至790℃后保温60min。
将除氢热处理后的TA17钛合金丝自然冷却或用氩气冷却至25℃室温，然后进行力学性能和氢含量测试，测试数据见表8。
表8实施例8除氢热处理前后TA17钛合金丝的力学性能和氢含量
Figure BDA0000386964230000081
由表8可知，本实施例通过采用多阶段保温制度进行除氢热处理，能够在不损失钛丝力学性能的条件下实现良好的除氢效果。
实施例9
TA18钛合金丝（其开始再结晶温度Trs为640℃，终了再结晶温度Tre为750℃）的除氢热处理：
将经磨削处理后的TA18钛合金丝加入真空热处理炉中，在真空度不大于1.0×10-2Pa的真空条件下，将TA18钛合金丝以10℃/min的升温速率升温至610℃后保温30min，然后以10℃/min的升温速率升温至740℃后保温90min，最后以10℃/min的升温速率升温至750℃后保温90min。
将除氢热处理后的TA18钛合金丝自然冷却或用氩气冷却至25℃室温，然后进行力学性能和氢含量测试，测试数据见表9。
表9实施例9除氢热处理前后TA18钛合金丝的力学性能和氢含量
Figure BDA0000386964230000091
由表9可知，本实施例通过采用多阶段保温制度进行除氢热处理，能够在不损失钛丝力学性能的条件下实现良好的除氢效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，该方法为：在真空条件下，将钛丝以第一升温速率升温至(Trs-30)℃～(Trs-10)℃后保温30min～90min，然后以第二升温速率升温至(Trs+10)℃～(Tre-10)℃后保温90min～180min，最后以第三升温速率升温至Tre～(Tre+30)℃后保温60min～90min，其中Trs为钛丝的开始再结晶温度，Tre为钛丝的终了再结晶温度，Trs和Tre的单位均为℃；所述第一升温速率、第二升温速率和第三升温速率均为5℃/min～10℃/min；所述钛丝为纯钛丝或钛合金丝。
2.根据权利要求1所述的一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，所述纯钛丝为TA1纯钛丝、TA1ELI纯钛丝或TA2纯钛丝。
3.根据权利要求1所述的一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，所述钛合金丝为TC4钛合金丝、TC4-DT钛合金丝、TA15钛合金丝、TA16钛合金丝、TA17钛合金丝或TA18钛合金丝。
4.根据权利要求1所述的一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，所述钛丝为经酸洗处理或磨削处理后的钛丝。
5.根据权利要求1所述的一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，所述钛丝的丝径为0.6mm～4.0mm。
6.根据权利要求1所述的一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，所述真空条件为真空度不大于1.0×10-2Pa。
7.根据权利要求1所述的一种钛丝的除氢热处理方法，其特征在于，经除氢热处理后的钛丝中氢的质量百分含量不大于0.002%。
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