CN107904442B - 一种细晶纯钛棒材的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细晶纯钛棒材的加工方法，以0级海绵钛、工业纯铁、钛白粉为原料，按照欲制备TA2的名义成分进行配料，经真空自耗二次重熔制备出TA2铸锭，TA2铸锭经锻造，轧制成Φ15‑Φ30mm棒材；将得到的Φ15‑Φ30mmTA2棒材坯料依次进行退火、矫直、磨削、抛光处理，直至得出表面粗糙度为0.8μm的细晶纯钛棒材；本发明方法通过调整纯钛的杂质含量和轧制工艺细化内部组织，适当增加热处理保温时间，完全消除应力，改善棒材表面质量等方面制备一种细晶，冲压成型良好的Φ15‑Φ30mm范围的纯钛棒材。
Description
【技术领域】
本发明属于钛材加工技术领域，具体涉及一种细晶纯钛棒材的加工方法。
【背景技术】
钛材具有质轻、耐磨损、耐腐蚀等优良特性，可用作精密仪器的外壳材料，如手表、水浸测试仪器仪表、化工、医疗器械等。其中小型外壳的加工可采用棒材做坯料，先切割适当厚度的片材，再冲压成型。Φ15-Φ30mm范围的纯钛棒材常被用来制作精密元器件的外壳，具有美观、耐磨、防腐等优点。但纯钛做冲压加工时，经常出现开裂、皱褶等表面缺陷，不符合精密元器件对表面质量的要求，造成大量废品。如何提高纯钛材料的冲压变形能力成为钛材加工技术领域一个重要的研究方向。
金属材料冲压变形的表现主要与材料的内部组织，热处理状态，外观质量等方面有着密切的关系。内部组织的晶粒粗大，存在内部残余应力，外观光洁度差等都可能导致冲压成型时发生开裂、皱褶等表面缺陷。现有生产工艺中，Φ15-Φ30mm范围的纯钛棒材，内部组织的晶粒度处于6-8级，晶粒相对粗大。导致材料在受到高速冲压变形时，抗变形能力较差，易发生开裂现象。纯钛的导热系数较小，热处理保温时间较短，材料等得不到充分的保温，不能完全释放内部应力，在冲压变形时，就有可能出现表面皱褶、横纹等缺陷。另外，材料的表面粗糙度较差，也会影响冲压变形的表面质量。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种细晶纯钛棒材的加工方法，以改善材料的内部组织应力状态与表面质量，解决冲压成型时产生开裂、皱褶等缺陷的问题。
本发明采用以下技术方案：一种细晶纯钛棒材的加工方法，具体包括以下步骤：
步骤1、以0级海绵钛、工业纯铁、钛白粉为原料，按照欲制备TA2的名义成分进行配料，经真空自耗二次重熔制备出TA2铸锭，TA2铸锭中Fe元素的重量含量为0.2-0.25％；
步骤2、将TA2铸锭锻造成横截面边长为120mm的方形坯料；
步骤3、将横截面边长为120mm的方形坯料轧制成Φ15-Φ30棒材；具体过程为：
第一火次：加热温度740℃-780℃，保温60-90min，将横截面边长为120mm 的方形TA2坯料轧制为Φ60的TA2坯料；
第二火次：加热温度680℃-720℃，保温30-60min，将Φ60的TA2坯料轧制为Φ15-Φ30mm的TA2棒材坯料；
步骤4、将步骤3中得到的Φ15-Φ30mm TA2棒材坯料依次进行退火、矫直、磨削、抛光处理，直至得出表面粗糙度为0.8μm的细晶纯钛棒材。
进一步地，轧制过程的加热设备为100KW箱式电阻炉，且只允许装一层轧制坯料。
进一步地，步骤4中的退火工艺温度为580℃-620℃，保温时间为90-150min。
进一步地，步骤4中得出的细晶纯钛棒材退火态显微组织的晶粒度为9-11 级。
本发明的有益效果是：本发明方法通过调整纯钛的杂质含量和轧制工艺细化内部组织，改进加工工艺，即通过增加Fe元素含量和低温轧制工艺细化内部组织和提高强度，适当增加热处理保温时间，完全消除应力，改善棒材表面质量等方面制备一种细晶，冲压成型良好的Φ15-Φ30mm范围的纯钛棒材，提高了TA2 纯钛棒材的冲压成型能力，避免出现精密元器件外壳表面缺陷，提高了加工效率和成品率。
【附图说明】
图1为本发明实施例1中TA2-Φ20mm光棒的显微组织图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种细晶纯钛棒材的加工方法，具体包括以下步骤：
步骤1、以0级海绵钛、工业纯铁、钛白粉为原料，按照欲制备TA2的名义成分进行配料，经真空自耗二次重熔制备出TA2铸锭，TA2铸锭中Fe元素的重量含量为0.2-0.25％。
Fe作为钛材的杂质元素，对材料的组织与性能有一定的影响。适当增加Fe 元素的含量，可以起到细化组织、提高强度的作用。对于TA2纯钛，Fe元素的含量要求不大于0.3％。现有工艺TA2的Fe％控制在0.1-0.15％，本发明方法增加 Fe％处于0.2-0.25％的范围，现有熔炼技术也可满足此要求。
步骤2、将TA2铸锭锻造成横截面边长为120mm的方形坯料。
步骤3、将横截面边长为120的方形坯料轧制成Φ15-Φ30mm棒材；具体过程为：
第一火次：加热温度740℃-780℃，保温60-90min，将横截面边长为120mm 的方形TA2坯料轧制为Φ60mm的TA2坯料。
第二火次：加热温度680℃-720℃，保温30-60min，将Φ60mm的TA2坯料轧制为Φ15-Φ30mm的TA2棒材坯料。
轧制是控制钛材内部组织晶粒大小的关键工序，主要措施包括控制装炉量和降低加热温度。加热设备为100KW箱式电阻炉，只允许装一层轧制坯料。装料为两层或更多，会造成受热不均匀，变形后组织也不稳定。
步骤4、将步骤3中得到的Φ15-Φ30mm的TA2棒材坯料依次进行退火、矫直、磨削、抛光处理，直至得出表面粗糙度为0.8μm的细晶纯钛棒材。
现有工艺TA2的退火温度较高630℃-660℃，保温约60min。本发明中TA2 纯钛棒材成品加工阶段的退火工艺，580℃-620℃，保温90-150min，更优选的时间为120-150min，降低温度有利于细化晶粒，保温时间的加长可以充分释放材料内部应力，最终得出的细晶纯钛棒材退火态显微组织的晶粒度为9-11级。成品棒材要经过超声波探伤、表面缺陷检验，将存在内部缺陷、表面裂纹、压坑等缺陷的部分去除。在此基础上，进一步提高表面光洁度。通过抛光处理，表面粗糙度达到0.8μm。
实施例1：TA2纯钛Φ20细晶光棒的加工方法：TA2纯钛铸锭的制备，原材料选用0级海绵钛、工业纯铁、钛白粉等，名义配比按照Ti-0.22％Fe-0.15％O (wt％)。铸锭经锻造，轧制成Φ22棒材。棒材成品加工阶段的退火工艺， 600℃-620℃，保温120-150min。成品棒材经抛光处理，表面粗糙度达到0.8μm。如图1所示，TA2纯钛铸锭上部、中部与下部化学成分检测结果：Fe％为0.22％、 0.24％、0.21％；O％为0.13％、0.14％、0.16％。Φ20光棒的显微组织观察，晶粒度为9级。
实施例2：TA2纯钛Φ16细晶光棒的加工方法，TA2纯钛铸锭的制备，原材料选用0级海绵钛、工业纯铁、钛白粉等，名义配比按照Ti-0.20％Fe-0.15％O (wt％)。铸锭经锻造，轧制成Φ18棒材。棒材成品加工阶段的退火工艺， 580℃-600℃，保温90-120min。成品棒材经抛光处理，表面粗糙度达到0.8μm。 TA2纯钛铸锭上部、中部与下部化学成分检测结果：Fe％为0.20％、0.22％、0.21％； O％为0.15％、0.14％、0.16％。Φ16光棒的显微组织观察，晶粒度为10级。
Claims (2)
1.一种细晶纯钛棒材的加工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、以0级海绵钛、工业纯铁、钛白粉为原料，按照欲制备TA2的名义成分进行配料，经真空自耗二次重熔制备出TA2铸锭，所述TA2铸锭中Fe元素的重量含量为0.2-0.25％；
步骤2、将所述TA2铸锭锻造成横截面边长为120mm的方形坯料；
步骤3、将横截面边长为120mm的方形坯料轧制成Φ15-Φ30mm棒材，所述轧制过程的加热设备为100KW箱式电阻炉，且只允许装一层轧制坯料；具体过程为：
第一火次：加热温度740℃-780℃，保温60-90min，将横截面边长为120mm的方形TA2坯料轧制为Φ60的TA2坯料；
第二火次：加热温度680℃-720℃，保温30-60min，将Φ60的TA2坯料轧制为Φ15-Φ30mm TA2棒材坯料；
步骤4、将步骤3中得到的Φ15-Φ30mm TA2棒材坯料依次进行退火、矫直、磨削、抛光处理，直至得出表面粗糙度为0.8μm的细晶纯钛棒材；
所述退火工艺温度为580℃-620℃，保温时间为90-150min。
2.如权利要求1所述的一种细晶纯钛棒材的加工方法，其特征在于，步骤4中得出的所述细晶纯钛棒材退火态显微组织的晶粒度为9-11级。
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| CN102094136A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-06-15 | 西安航天博诚新材料有限公司 | 一种眼镜架用纯钛丝材及其制造方法 |
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