CN111636041A - 一种tc4冷轧带卷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种TC4冷轧带卷的制备方法，该方法将TC4热轧带卷先进行在线连退淬火处理，以改善热轧过程中持续顺轧导致的条带状组织，组织均匀化处理后，再通过冷轧轧程和变形量的合理分配，使得淬火后的组织得到充分的破碎，以及与热处理制度的有效耦合，使得带卷组织性能得到均匀化控制，以满足国内相关标准的要求，实现了TC4薄规格板带材的高效、批量、稳定生产。
Description
技术领域
本发明属于钛合金技术领域，具体涉及一种TC4冷轧带卷的制备方法。
背景技术
钛合金可以按照组织或性能进行分类。经典的方法是按照退火后的组织特点将钛合金分为α型、α+β型和β型。随着钛的合金化程度的提高，各国相继研发出一些性能优异的新型钛合金，经典的分类方法已经不能满足实际的需要，于是更精细的将钛合金按亚稳态相组成分为α型、近α型、α+β型、近亚稳定β型、亚稳定β型和β型六大类。不同的处理工艺会形成不同的钛合金组织，而钛合金的组织是影响钛合金性能的主要因素。
TC4钛合金(Ti-6Al-4V)具有良好的室温、高温机械性能，优异的抗疲劳和抗裂纹扩展能力，广泛用于制造压力容器，火箭发动机壳体，飞机蒙皮、肋和腹板等，是宇航、航空国防工业的重要材料。TC4钛合金是钛合金中用量最大的合金，其产量占到钛合金总产量的50％，占到全部钛合金加工件的95％。TC4钛合金作为典型的α+β型合金，含有6％的α相稳定元素Al及4％的β相稳定元素V。TC4钛合金相变温度为980～1010℃，熔点为1667℃左右，在退火状态下，合金中含有7％的β相，当从临界淬火温度Tk(～850℃)淬火时可以保留约25％β相，保留的β相在时效的过程中析出弥散的α相，使合金能够通过热处理强化。
传统TC4钛合金板材的生产方式主要是采用单纯的板式生产，在轧制过程中可采用切宽换向等方法来改善各向异性，组织和性能虽然可满足相关标准要求，但批次生产量小，且一般多火次，工序多，成材率偏低，生产周期长。而TC4钛合金卷式生产的开发，可实现快速高效的批量生产，但对于TC4合金带卷而言，从热轧到冷轧只能沿着轧制方向进行持续可逆式轧制，会导致带卷的各项异性明显，影响组织性能的均匀性和稳定性。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种TC4冷轧带卷的制备方法。
根据本发明实施方式的一种TC4冷轧带卷的制备方法，包括以下步骤：
S1：将TC4热轧带卷加热后第一次保温；
S2：将步骤S1处理后的带卷第一次冷却后进行卷取；
S3：将步骤S2处理后的带卷在开卷机上开卷后，将带卷以600～800℃的温度进行第二次保温后第二次冷却；
S4：将步骤S3处理后的带卷进行卷取；
S5：将退火后的带卷进行表面处理，以去除带卷表面的氧化层和吸气层，然后切边；
S6：将步骤S5处理后的带卷进行冷轧处理；
S7：将步骤S6处理后的带卷脱脂清洗后，进行卷式退火；
S8：将步骤S7处理后的带卷进行矫直处理后，即得。
本发明提供的制备方法，原料TC4热轧带卷的厚度为3.5～4.0mm，通过本发明的制备方法，最后得到的产品是厚度为1.0～2.0mm的TC4冷轧带卷，最终产品既可以卷材，也可以分切成板材，同时组织性能满足国内相关标准的要求。
根据本发明的一些实施方式，步骤S1中，所述加热的温度为950～1020℃。
950～1020℃的温度在相变点上下30℃附近。
根据本发明的一些实施方式，步骤S1中，所述第一次保温的温度为10～30min。
保温时间不能过长，以免晶粒粗大，组织恶化，优选控制在10～30min。
步骤S1中，将TC4热轧带卷进行第一次保温的目的就是为了改善热轧过程中持续顺轧导致的条带状组织，其退火方式为开卷后在线连续退火，完成退火后再收卷卷取。
根据本发明的一些实施方式，步骤S2中，所述卷取的温度小于80℃。
根据本发明的一些实施方式，步骤S2中，第一次冷却的方式为强制水冷或风冷。
通过强制水冷或风冷，以保证带卷的冷却速率，使得带卷温度快速降低到80℃以下，完成淬火以实现组织的均匀化处理，为后续冷轧的组织性能调控提供基础。。
根据本发明的一些实施方式，步骤S3中，所述第二次保温的时间为10～15min。
步骤S3中，将TC4热轧带卷进行第二次保温的目的是进行去应力退火，以保证后续冷轧的轧制稳定性。
步骤S3中的退火方式同样是是开卷后在线连续退火，因此步骤S4需要将步骤S3退火处理后的带卷进行收卷卷取。
根据本发明的一些实施方式，步骤S6中，所述冷轧处理包括若干轧程，其中第一轧程的变形量小于25％，剩余轧程的变形量小于30％。
根据本发明的一些实施方式，步骤S6中，所述冷轧处理的累计变形量≥50％。
淬火处理后，为使淬火后组织得到充分破碎，冷轧处理的累计变形量优选达到50～80％。
TC4带卷冷轧轧程和变形量的合理分配至关重要，以使淬火处理后的组织得到充分的破碎。
控制第一轧程的变形量小于25％，以免在轧制过程中产生边裂，甚至断带等风险，影响成材率。后续的轧制变形量根据实际情况可以适当增加，在满足总变形量的条件下，尽量减少轧程，以提高成材率，降低成本。
根据本发明的一些实施方式，步骤S7中，所述卷式退火的温度为800～850℃，所述卷式退火的保温时间为10～20h。
不同于步骤S1、S3，步骤S7中的退火方式为卷式退火，通过长时间的保温退火，使其发生完全的再结晶，以得到细小均匀的等轴组织。
现有技术，主要存在的问题是冷轧带卷各向异性明显，这是由于带卷特有的加工方式所致，不像板式轧制过程中，可以采用切宽换向等方法来改善各向异性。
现有技术中的冷轧带卷纵横向强度偏差达200～250MPa，且延伸率偏低。本发明要解决的问题是消除TC4冷轧带卷纵横向的各向异性，改善塑性，实现带卷组织性能的均匀化控制，以满足国内相关标准的要求。
根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：
本发明提出了将TC4热轧带卷先进行在线连退淬火处理，以改善热轧过程中持续顺轧导致的条带状组织，组织均匀化处理后，再通过冷轧轧程和变形量的合理分配，使得淬火后的组织得到充分的破碎，以及与热处理制度的有效耦合，使得带卷组织性能得到均匀化控制，以满足国内各项标准的要求，实现了TC4薄规格板带材的高效、批量、稳定生产。
附图说明
图1是淬火后的材料组织结构示意图。
图2是TC4冷轧带卷成品的组织结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例
本例提供了实际制备了一种TC4冷轧带卷，具体包括以下步骤：
S1：将TC4热轧带卷加热后第一次保温；
S2：将步骤S1处理后的带卷第一次冷却后进行卷取；
S3：将步骤S2处理后的带卷在开卷机上开卷后，将带卷以700℃的温度进行第二次保温后第二次冷却；
S4：将步骤S3处理后的带卷进行卷取；
S5：将退火后的带卷进行表面处理，以去除带卷表面的氧化层和吸气层，然后切边；
S6：将步骤S5处理后的带卷进行冷轧处理；
S7：将步骤S6处理后的带卷脱脂清洗后，进行卷式退火；
S8：将步骤S7处理后的带卷进行矫直处理后，即得。
原料TC4热轧带卷的厚度为4.0mm，最后得到的产品是厚度为2.0mm的TC4冷轧带卷，最终产品既可以卷材，也可以分切成板材。
步骤S1中，加热的温度为1000℃，该温度在相变点上下30℃附近，第一次保温的温度为20min。步骤S2中，卷取的温度小于80℃。
第一次冷却的方式为强制水冷或风冷，使得带卷温度快速降低到80℃以下，完成淬火使组织得到均匀化处理，如图1所示。
步骤S3中，第二次保温的时间为12min。
步骤S6中，冷轧处理包括若干轧程，其中第一轧程的变形量小于25％，剩余轧程的变形量小于30％。冷轧处理的累计变形量≥50％。TC4带卷冷轧轧程和变形量的合理分配也至关重要，使得淬火处理后的组织得到充分的破碎，最终通过长时间的再结晶保温退火，得到细小均匀的等轴组织，如图2所示。
检测了制备得到的TC4带卷的力学性能，结果如表1所示。
表1 TC4带卷的力学性能
从表1结果可以看出，本发明制备得到的TC4带卷，满足国标GB/T 3621的力学性能指标。
Claims (8)
1.一种TC4冷轧带卷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将TC4热轧带卷加热后第一次保温；
S2：将步骤S1处理后的带卷第一次冷却后进行卷取；
S3：将步骤S2处理后的带卷在开卷机上开卷后，将带卷以600～800℃的温度进行第二次保温后第二次冷却；
S4：将步骤S3处理后的带卷进行卷取；
S5：将退火后的带卷进行表面处理，以去除带卷表面的氧化层和吸气层，然后切边；
S6：将步骤S5处理后的带卷进行冷轧处理；
S7：将步骤S6处理后的带卷脱脂清洗后，进行卷式退火；
S8：将步骤S7处理后的带卷进行矫直处理后，即得。
2.根据权利要求1所述的一种TC4冷轧带卷的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述加热的温度为950～1020℃。
3.根据权利要求1所述的一种TC4冷轧带卷的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述第一次保温的温度为10～30min。
4.根据权利要求1所述的一种TC4冷轧带卷的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述卷取的温度小于80℃。
5.根据权利要求1所述的一种TC4冷轧带卷的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述第二次保温的时间为10～15min。
6.根据权利要求1所述的一种TC4冷轧带卷的制备方法，其特征在于，步骤S6中，所述冷轧处理包括若干轧程，其中第一轧程的变形量小于25％，剩余轧程的变形量小于30％。
7.根据权利要求6所述的一种TC4冷轧带卷的制备方法，其特征在于，步骤S6中，所述冷轧处理的累计变形量≥50％。
8.根据权利要求1所述的一种TC4冷轧带卷的制备方法，其特征在于，步骤S7中，所述卷式退火的温度为800～850℃，所述卷式退火的保温时间为10～20h。
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| US3492172A (en) * | 1966-11-09 | 1970-01-27 | Titanium Metals Corp | Method for producing titanium strip |
| CN106435269A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-22 | 无锡艾科瑞思产品设计与研究有限公司 | 一种钛合金行李箱及其制造工艺 |
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- 2020-05-29 CN CN202010472460.XA patent/CN111636041A/zh active Pending
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