CN109632545A - 一种整卷无损钛及钛合金卷带性能预判的方法 - Google Patents

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曹占元
姚常松
黄晓慧
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Abstract

本发明公开一种整卷无损钛及钛合金卷带性能预判的方法，对应待测卷带的种类和牌号，搜集试样，按常规做出硬度与抗拉强度的线性关系；将待测卷带的去头，在切除头部的卷带横向两边部分别测试卷带的硬度，在相应纵向间距的卷带横向两边部，分别测试卷带的硬度，去尾，在切除尾部的卷带横向两边部分别测试卷带的硬度，将所得硬度值对照线性关系计算出各位置的抗拉强度，再对照GB/T3621‑2007的要求，确定待测卷带的抗拉性能是否整卷合格或部分合格。本发明提供的方法准确、快速、简便、低成本，能严格控制产品质量，对不同牌号、不同长度，甚至长度达上千米的钛及钛合金卷带均能进行整卷性能判定。

Description

一种整卷无损钛及钛合金卷带性能预判的方法
技术领域
本发明涉及一种整卷无损钛及钛合金卷带性能预判的方法。
背景技术
现今，国内外钛及钛合金铸锭的单重已达10吨，不论是采用VAR炉还是EB炉熔铸由于其熔池的深度、容量相对较小，较难保证整个铸锭化学成分完全均匀一致。由于钛及钛合金材料在其铸锭熔炼过程中容易形成成分偏析及夹杂物污染，导致出现单批次性能波动，例如：出现0.1%（质量分数）的氧含量波动，钛及钛合金材料的强度将出现125MPa的性能变化，出现0.1%（质量分数）的氮含量波动，钛及钛合金材料的强度将出现200MPa的性能变化。
而现有的钛及钛合金卷带的性能都是在产品完成生产后在卷带的头、尾取试样做性能分析。如在中部取样做化学成分或力学性能分析将破坏卷带的连续性，造成较大经济损失。并且对长度达上几百米、上千米的钛及钛合金卷带仅在头尾取样也不可能完全代表整个卷带的性能质量。
采用传统性能检测方法存在以下缺点：
1、在产品完成生产后在卷带的头、尾取试样做性能分析，不能代表整卷性能，取样代表性不强；
2、如在卷带中部取样将破环卷带的连续性和完整性，不论试生产厂还是客户均不能接受；
3、在产品质量控制上，如卷带存在性能不合格部分，生产企业不能有效、经济、快速的去除不合格的卷带部分，将对企业的质量信誉产生不良影响；
4、采用传统的力学性能、化学成分分析、金相组织取制样、试验周期较长，一般试验周期均以天计。而且试验费用较高，上述任何一项试验其费用均在100元以上。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种整卷无损钛及钛合金卷带性能预判的方法，该方法准确、快速、简便、低成本，能严格控制产品质量，对打开长度达上千米的钛及钛合金卷带均能进行整卷性能判定。
本发明通过如下技术方案实现的：一种整卷无损钛及钛合金卷带性能预判的方法，经过下列各步骤：
（1）对应待测卷带的种类和牌号，搜集不同硬度的钛及钛合金卷带试样，按常规做力学性能拉伸试验，获得不同钛及钛合金卷带硬度对应的抗拉强度，做出硬度（HRB）与抗拉强度的线性关系图和回归方程；根据待测的钛及钛合金卷带的种类和牌号，如纯钛（含TA1、TA2、TA3）、TC4、TA10，做出硬度（HRB)与抗拉强度的线性关系图和回归方程，这是由于纯钛的硬度、强度与其中所含夹杂元素的多少有直接关系。而钛合金如TC4、TA10的硬度、强度不但与其中所含夹杂元素的多少有直接关系，并且与合金中加入的合金量变化也有直接关系；
（2）将待测卷带的头部（舌头板）或尺寸达不到预订要求的部分切除；
（3）在切除头部的卷带横向两边部分别测试卷带的硬度，记录为0米硬度值，根据实际测试点的间距要求，在相应纵向间距的卷带横向两边部，分别用便携式洛氏硬度计测试卷带的硬度，并记录为对应位置的硬度值；
（4）将待测卷带的尾部（舌头板）或尺寸达不到预订要求的部分切除；
（5）在切除尾部的卷带横向两边部分别测试卷带的硬度，记录为尾部硬度值；
（6）将步骤（3）和（5）所得硬度值，对照步骤（1）的线性关系图和回归方程，计算出各位置的抗拉强度，再对照国家标准《钛及钛合金板材》GB/T3621-2007中表5板材室温力学性能的要求，确定待测卷带的抗拉性能是否整卷合格或部分合格。
所述步骤（2）的待测卷带为含热轧或冷轧得到的钛及钛合金卷带。
所述步骤（3）和（5）的硬度值用便携式洛氏硬度计进行测试。
所述步骤（3）和（5）的硬度值进一步由两边部硬度值计算出该位置的硬度算数平均值。
所述步骤（6）的部分合格需根据判定结果切除卷带性能不合格部分，然后转入下一生产工序或向客户交货。
本发明是对钛及钛合金卷带采用便携式洛氏硬度计间隔测试整卷的洛氏硬度后，根据不同状态的钛及钛合金卷带硬度与抗拉强度的线性关系，预判钛及钛合金卷带整卷性能的方法。
本发明相比现有技术的优点及效果：采用传统的力学性能、化学成分分析、金相组织取制样、试验周期较长，一般试验周期均以天计。而且试验费用较高，上述任何一个试样一项试验其费用均在100元以上。从上面列举的318米长的卷带，如进行同样进行159个力学性能试验单试验费用就高达20000~30000元人民币，更为严重的是力学拉力试验是破坏性试验，取样检验后整个卷带将会被横截成160块2米长的板材，不会有卷带形式出现。
本发明采用的便携式洛氏硬度计，每次硬度测试时间极短（10秒内），仅在卷带表面形成直径和深度均小于0.5mm的极小压痕，肉眼难于再次找出该压痕，属于无损检测。现市场便携式洛氏硬度计价格均在8000元内，使用过程无其它费用，经一年一次校检合格可以长期使用，所以该方法成本极低。因此本发明提供的方法准确、快速、简便、低成本，能严格控制产品质量，对不同牌号、不同长度，甚至长度达上千米的钛及钛合金卷带均能进行整卷性能判定。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图；
图2为实施例1的硬度与抗拉强度线性关系图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本例的待测卷带的种类为：热轧纯钛卷；牌号为：TA2。
（1）对应待测卷带的种类和牌号，搜集不同硬度的钛及钛合金卷带试样，按常规做力学性能拉伸试验，获得不同钛及钛合金卷带硬度对应的抗拉强度，做出硬度（HRB）与抗拉强度的线性关系图（如图2所示）和回归方程：
y=9.2004x-285.38
其中，y——抗拉强度/MPa；x——实测的硬度值；
（2）将待测卷带的头部（舌头板）或尺寸达不到预订要求的部分切除；
（3）在切除头部的卷带横向两边部分别用便携式洛氏硬度计测试卷带的硬度，记录为0米硬度值，在钛卷生产线上，开卷机开卷送带，收卷机收卷，实现钛合金带卷在生产线上展开部分沿卷带长度方向的运动；根据实际测试点的间距要求（2米），对钛及钛合金卷带在线展开位置进行调整，在相应纵向间距的卷带横向两边部，分别用便携式洛氏硬度计测试卷带的硬度，并记录为对应位置的硬度值，再计算出该位置的硬度算数平均值；
（4）将待测卷带的尾部（舌头板）或尺寸达不到预订要求的部分切除；
（5）在切除尾部的卷带横向两边部分别用便携式洛氏硬度计测试卷带的硬度，记录为尾部硬度值，再计算出该位置的硬度算数平均值；
上述实测硬度值及平均值如下表所示：
（6）将步骤（3）和（5）所得硬度值，对照步骤（1）的线性关系图和回归方程，计算出各位置的抗拉强度，再对照国家标准《钛及钛合金板材》GB/T3621-2007中表5板材室温力学性能的要求，确定待测卷带的抗拉性能整卷合格，对照表如下：
从上表列举卷带的抗拉强度计算值看，完全符合国家规定，可以预判合格。
实施例2
本例的待测卷带的种类为：冷轧纯钛卷；牌号为TA1。
（1）对应待测卷带的种类和牌号，搜集不同硬度的钛及钛合金卷带试样，按常规做力学性能拉伸试验，获得不同钛及钛合金卷带硬度对应的抗拉强度，做出硬度（HRB）与抗拉强度的线性关系图和回归方程：
y=9.2005x-285.38
其中，y——抗拉强度/MPa；x——实测的硬度值；
（2）将待测卷带的头部（舌头板）或尺寸达不到预订要求的部分切除；
（3）在切除头部的卷带横向两边部分别用便携式洛氏硬度计测试卷带的硬度，记录为0米硬度值，在钛卷生产线上，开卷机开卷送带，收卷机收卷，实现钛合金带卷在生产线上展开部分沿卷带长度方向的运动；根据实际测试点的间距要求（4米），对钛及钛合金卷带在线展开位置进行调整，在相应纵向间距的卷带横向两边部，分别用便携式洛氏硬度计测试卷带的硬度，并记录为对应位置的硬度值，再计算出该位置的硬度算数平均值；
（4）将待测卷带的尾部（舌头板）或尺寸达不到预订要求的部分切除；
（5）在切除尾部的卷带横向两边部分别用便携式洛氏硬度计测试卷带的硬度，记录为尾部硬度值，再计算出该位置的硬度算数平均值；
上述实测硬度值及平均值如下表所示：
（6）将步骤（3）和（5）所得硬度值，对照步骤（1）的线性关系图和回归方程，计算出各位置的抗拉强度，再对照国家标准《钛及钛合金板材》GB/T3621-2007中表5板材室温力学性能的要求，确定待测卷带的抗拉性能整卷合格，对照表如下：
。

Claims (5)

1.一种整卷无损钛及钛合金卷带性能预判的方法，其特征在于经过下列各步骤：
（1）对应待测卷带的种类和牌号，搜集不同硬度的钛及钛合金卷带试样，按常规做力学性能拉伸试验，获得不同钛及钛合金卷带硬度对应的抗拉强度，做出硬度与抗拉强度的线性关系图和回归方程；
（2）将待测卷带的头部或尺寸达不到预订要求的部分切除；
（3）在切除头部的卷带横向两边部分别测试卷带的硬度，记录为0米硬度值，根据实际测试点的间距要求，在相应纵向间距的卷带横向两边部，分别测试卷带的硬度，并记录为对应位置的硬度值；
（4）将待测卷带的尾部或尺寸达不到预订要求的部分切除；
（5）在切除尾部的卷带横向两边部分别测试卷带的硬度，记录为尾部硬度值；
（6）将步骤（3）和（5）所得硬度值，对照步骤（1）的线性关系图和回归方程，计算出各位置的抗拉强度，再对照国家标准《钛及钛合金板材》GB/T3621-2007中表5板材室温力学性能的要求，确定待测卷带的抗拉性能是否整卷合格或部分合格。
2.根据权利要求1所述的整卷无损钛及钛合金卷带性能预判的方法，其特征在于：所述步骤（2）的待测卷带为含热轧或冷轧得到的钛及钛合金卷带。
3.根据权利要求1所述的整卷无损钛及钛合金卷带性能预判的方法，其特征在于：所述步骤（3）和（5）的硬度值用便携式洛氏硬度计进行测试。
4.根据权利要求1所述的整卷无损钛及钛合金卷带性能预判的方法，其特征在于：所述步骤（3）和（5）的硬度值进一步由两边部硬度值计算出该位置的硬度算数平均值。
5.根据权利要求1所述的整卷无损钛及钛合金卷带性能预判的方法，其特征在于：所述步骤（6）的部分合格需根据判定结果切除卷带性能不合格部分，然后转入下一生产工序或向客户交货。
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