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轧制工艺对TC4钛合金中厚板组织及力学性能的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-07-22
为了对比“常规轧制”和“控制轧制”的实际效果，研究人员对两种轧制策略下板材的显微组织、成品力学性能进行了综合分析，从而可为控制轧制在热轧TC4中厚板材的应用提供一定的参考。
控制轧制是一种同时提高材料强度、韧性等综合性能的轧制方法，它可大大降低燃料消耗，减少金属烧损，从而降低生产成本，目前在钢材轧制中已得到广泛应用。然而钛合金的比热容小、导热性差，轧制过程中温降快，同时其成形温度范围窄，工艺塑性较差。而且低温、大变形将大大提高轧制的设备负荷，对设备能力提出了更高的要求。国内一般在钛合金板材轧制时，常规工艺路线是“抢温快轧”，即要求轧制节奏加快，同时板坯加热温度处于（α+β）两相区的中上限甚至相变点以上，而且一般道次变形量不大。该方法可以在较低负荷下完成变形， 但不可避免增加了能耗，而且终轧温度过高对于板材组织细化、综合性能的提高等都将产生不利影响。
某公司的中厚板材生产线，主体设备2800mm四辊可逆热轧机具有高刚度、高功率、高轧制力特点，新型可横移式电加热炉可对轧件中间补温，同时该加热炉距离轧机近，可减少温降损失。这些为实现低温、大压下的控制轧制方法提供了较可靠的设备基础。为了对比“常规轧制”和“控制轧制”的实际效果，研究人员对两种轧制策略下板材的显微组织、成品力学性能进行了综合分析，从而可为控制轧制在热轧TC4中厚板材的应用提供一定的参考。
试验材料：δ100mm的TC4板坯，金相法测得相变点为980～985℃。板坯经真空自耗电弧熔炼（VAR）、多火次锻造及一火轧制，加热温度为960℃，一火初轧温度为950℃。由于变形主要在接近(α+β)两相区上部发生，板坯显微组织为条状初生α和片状α共存的双态组织，平均晶粒尺寸约为30～35μm。
轧制方法：本火次为成品轧制，共7道次，总变形率均为55%。对于常规轧制，加热温度为940℃，主要变形控制在10%～12%，最大变形率为12%；而控制轧制，加热温度为910℃，主要变形控制在10%～15%，最大变形率为15%。
对轧制后板材，在电阻加热炉进行普通退火，热处理制度为：800℃±10℃，保温1h，空冷。然后沿板材横向截取室温拉伸试样和金相试样，进行力学性能测试和显微组织观察。试验结果表明：
（1）与常规轧制相比，控制轧制后TC4热轧板材的室温强度可提高30MPa，伸长率与常规轧制板材的基本相当。
（2）经普通退火（800℃±10℃，保温1h，空冷）后，控制轧制TC4热轧板材的组织比常规轧制后的更细小、均匀。
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