深沖成型用TA1鈦帶熱處理工藝研究

李曉軍 王文君 牛蓉蓉 張磊 楊娟麗 王紅武

摘 要：文章主要以深沖成型用鈦帶為代表，通過(guò)工藝試驗(yàn)，比較常規(guī)時(shí)間大氣退火、長(zhǎng)時(shí)間真空退火、氬氣保護(hù)連續(xù)退火等不同熱處理方式與制度的性能參數(shù)，沖壓情況。結(jié)果表明：常規(guī)時(shí)間大氣退火的最佳熱處理制度是750℃/30min；長(zhǎng)時(shí)間真空退火的最佳熱處理制度是650℃/10h；氬氣保護(hù)連續(xù)退火的最佳熱處理制度是780℃/10min；深沖成型用鈦帶的最佳熱處理方式是氬氣保護(hù)連續(xù)退火。

關(guān)鍵詞：鈦帶；深沖成型；熱處理工藝

中圖分類號(hào)：TG146 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）26-0095-03

Abstract： Taking titanium strip for deep drawing forming as the representative， the performance parameters and stamping conditions of different heat treatment methods and systems， such as conventional time atmospheric annealing， long time vacuum annealing and argon protection continuous annealing， are compared through process tests. The results show that the optimum heat treatment conditions are 750 ℃/30min for conventional atmospheric annealing， 650 ℃/10h for long vacuum annealing， 780 ℃/10min for argon protection and 780 ℃/10min for deep drawing titanium. The best heat treatment method of the tape is continuous annealing with argon protection.

Keywords： titanium strip； deep drawing forming； heat treatment process

1 概述

隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)深沖成型鈦加工產(chǎn)品需求量的不斷增加，鈦帶卷材的用量也越來(lái)越大。特別是近年來(lái)板換用鈦帶、焊管用鈦帶、網(wǎng)板用鈦帶等產(chǎn)品應(yīng)用的日益廣泛，行情看漲，國(guó)內(nèi)雖已建成若干套完整的鈦帶生產(chǎn)線，但大多數(shù)僅停留在鈦帶產(chǎn)品的低端市場(chǎng)，深沖成型用鈦帶的生產(chǎn)還均處于摸索階段[1]。由于我國(guó)對(duì)鈦帶產(chǎn)品開發(fā)起步較晚，每年仍需大量進(jìn)口鈦帶和鈦加工產(chǎn)品[2]。解決板式換熱器用鈦帶生產(chǎn)過(guò)程中的熱處理問(wèn)題，打通鈦帶材生產(chǎn)的工藝路線，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，也會(huì)給我國(guó)鈦帶工業(yè)的發(fā)展注入強(qiáng)大的動(dòng)力，更為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)提供堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)后盾。

2 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備

實(shí)驗(yàn)所用原料是厚度為0.5mm、0.6mm的硬態(tài)帶卷，經(jīng)脫脂后分別在威福斯臥式車底式真空退火爐、連續(xù)式真空退火爐中進(jìn)行不同制度真空退火，在天然氣退火爐進(jìn)行不同制度大氣退火，比較不同熱處理方式與制度的性能參數(shù)、組織結(jié)構(gòu)與沖壓情況，探索最佳的熱處理工藝制度。

3 結(jié)果及分析

3.1 常規(guī)時(shí)間不同溫度大氣退火情況

在720℃/30min、750℃/30min、780℃/30min制度下進(jìn)行大氣退火，然后進(jìn)行拉伸、金相及杯突實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)樣品板材進(jìn)行沖壓實(shí)驗(yàn)。

由圖1可以看出在不同的熱處理制度下橫向力學(xué)性能相差不大，均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；縱向力學(xué)性能屈服強(qiáng)度有較大差異，其中750℃/30min制度下的板材較好；杯突值差異較大，750℃/30min制度下的板材杯突值穩(wěn)定且優(yōu)良。

由圖2可以看出在不同的熱處理制度下金相組織差別很大。720℃/30min制度下的板材晶粒均勻但整體晶粒尺寸偏?。?50℃/30min制度下的板材晶粒均勻有個(gè)別晶粒尺寸偏大；780℃/30min制度下的板材晶粒均勻但整體晶粒尺寸偏大。比較不同熱處理制度下的金相組織750℃/30min制度下的組織相對(duì)較好。

由圖3可以看出在不同的熱處理制度下的板材沖壓情況差別很大。720℃/30min制度下的板材沖壓時(shí)局部開裂；750℃/30min制度下的板材沖壓良好；780℃/30min制度下的板材沖壓多處開裂。由此可以看出750℃/30min制度下的板材沖壓效果最好。

3.2 長(zhǎng)時(shí)間不同溫度真空退火情況

在650℃/10h、720℃/10h制度下進(jìn)行真空退火，然后進(jìn)行拉伸、金相及杯突實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)樣品板材進(jìn)行沖壓實(shí)驗(yàn)。

由圖4可以看出在不同制度下真空退火的橫向力學(xué)性能相差不大，均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；縱向力學(xué)性能屈服強(qiáng)度及延伸率有較大差異，其中650℃/10h制度下的帶材較好，720℃/10h制度下的板材屈服強(qiáng)度及延伸率偏低；杯突值差異巨大，650℃/10h制度下的板材杯突值穩(wěn)定且優(yōu)良，720℃/10h制度下的板材杯突值偏低。

由圖5可以看出在不同制度下真空退火的金相組織差別很大。650℃/10h制度下的板材晶粒均勻；720℃/10h制度下的板材晶粒尺寸嚴(yán)重偏大。比較不同制度真空退火的金相組織650℃/10h制度下的組織較好。

由圖6可以看出在不同的熱處理制度下的板材沖壓情況差別很大。650℃/10h制度下的板材沖壓良好；720℃/10h制度下的板材沖壓局部開裂。由此可以看出真空退火650℃/10h制度優(yōu)于720℃/10h制度。

3.3 短時(shí)間氬氣保護(hù)連續(xù)退火情況

在750℃/5min、750℃/10min、780℃/5min、780℃/10min制度下進(jìn)行氬氣保護(hù)連續(xù)退火，然后進(jìn)行拉伸、金相及杯突實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)樣品板材進(jìn)行沖壓實(shí)驗(yàn)。

由圖7可以看出在不同制度下連續(xù)退火的力學(xué)性能相差不大，均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；幾種制度下的杯突值有些許差異但均滿足要求，780℃/10min制度下的杯突值最優(yōu)。

由圖8可以看出在不同制度下連續(xù)退火的金相組織有些許差別。780℃/10min制度下的板材晶粒為尺寸最好的等軸晶。

由圖9可以看出不同的制度連續(xù)退火的板材沖壓情況有微小差別。750℃/10min、780℃/10min制度下的板材沖壓良好；750℃/5min、780℃/5min制度下的板材沖壓局部有輕微開裂痕跡。由此可以看出連續(xù)退火780℃/10min的制度相對(duì)較好。

4 結(jié)論

（1）常規(guī)時(shí)間大氣退火的最佳熱處理制度是750℃/30min。

（2）長(zhǎng)時(shí)間真空退火的最佳熱處理制度是650℃/10h。

（3）氬氣保護(hù)連續(xù)退火的最佳熱處理制度是780℃/10min。

（4）綜合比較幾種熱處理制度下的材料力學(xué)性能、杯突、沖壓等情況，總結(jié)得出深沖成型用鈦帶的最佳熱處理方式是氬氣保護(hù)連續(xù)退火。

參考文獻(xiàn)：

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