前言

工業純鈦棒材在航空、航天、艦船、核電、醫療等高科技領域，均具有廣泛的用途。由于金屬晶粒越均勻、越細小，越有助于提高材料的強度和塑性等綜合性能。因此大規格純鈦 棒材制備過程中的顯微組織和晶粒尺寸的控制，具有十分重要的作用。傳統工藝主要采用 250 橫列式軋機或精鍛機生產的純鈦棒材，因受設備能力及生產工藝的限制，不能實現晶粒尺寸的進一步細化。

本文主要研究通過一種新型熱連軋生產線，探索優化φ73mm 純鈦棒材的熱連軋生產工藝，并選取適宜的棒材成品熱處理制度，獲得滿足技術條件 GB/T13810-2007、ISO 5832/2 中均勻且 5 級以上晶粒度評級要求的成品棒材。

1、試驗

實驗所采用的材料是寶鈦集團生產的兩次真空熔煉鑄錠，又經 3150 噸鍛造機鍛制成 φ150mm 棒坯。然后進行一火 800℃/90min 箱型孔型粗軋軋制至□82mm，分別以 680℃/ 70min 和 800℃/70min 制度進行在加熱軋制至 Φ73mm，最后分別經 650℃/90min，AC、680℃/90min，AC 熱處理。通過分析軋制過程組織演變規律，獲得最佳的 Φ73mm 大規格純鈦棒材的生產工藝方案。軋制方案如表 1 所示。

2、結果分析與討論

2.1 82mm 半成品顯微組織

經 8 道次粗軋后的□82mm 半成品 R 態，純鈦顯微組織如圖 1 所示。

經 650℃/1h、680℃/1h 熱處理后82mm 半成品顯微組織如圖 2 所示。

通過對圖 1、圖 2 觀察，可以看出采用 8 道次熱連軋后的熱態半成品邊部破碎充分，晶粒細化明顯，中部至心部晶粒尺寸逐漸粗化。分別經 650℃/1h 和 680℃/1h 熱處理后晶粒 度評級均達到 6 級。但 680℃處理后的棒材晶粒更為粗大。

2.2 Φ73mm 成品顯微組織

經 2 道次粗軋后的 Φ73mm 成品純鈦棒 R 鈦顯微組織如圖 3 所示。

經 650℃/1h、680℃/1h 熱處理后 Φ73mm 成品純鈦棒顯微組織如圖 4 所示。

通過對圖 3、圖 4 觀察，可以看出采用 2 道次熱連軋后的熱態 Φ73mm 棒材顯微組織從邊部到心部均得到一定程度的破碎，但是方案二生產的棒材邊部組織明顯比方案一生產的 棒材更為細小，這是由于加熱溫度過高，材料軟化更加明顯，在材料變形量不是特別大的輕卡下，變形主要集中在材料的邊部所致。

經過 650℃/1h 和 680℃/1h 熱處理后可以看出，不同工藝下的純鈦棒材組織均發生充分的再結晶行為。但經 680℃/1h 熱處理后的棒材顯微組織比 650℃/1h 熱處理后的棒材顯 微組織更為細小，同時方案一生產的棒材心部顯微組織比方案二生產的棒材心部顯微組織更為細小。

3、結論

（1）一火 800℃軋制到□82mm 方，經 650℃和 680℃熱處理后試樣邊部與基體晶粒均勻一致，晶粒度 5~6 級。

（2）二火分別采用 680℃和 800℃軋制到 Φ73mm，試樣經650℃熱處理后，試樣邊部與基體晶粒均勻一致，晶粒度均為6 級。經 680℃熱處理后，兩種溫度軋制獲得的棒材基體區晶粒大小基本一致，相差不大，分別為 6.5 級、6 級，但邊部均出現一圈細小晶粒區，晶粒度可以達到 7 級。

參考文獻：

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