專利名稱：一種鈦合金tc4熱軋管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦合金管及其制備，具體地說是一種TC4熱(或溫)軋管及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著鈦合金的不斷發(fā)展，越來越需求高強度、高韌性、耐高溫和耐腐蝕的鈦合金， 尤其是鈦合金管材需求越來越多，而鈦合金管材的加工難度越來越大，鈦合金TC4管材大 部分應(yīng)用于油田、核電站、化工等行業(yè)，而現(xiàn)在的鈦合金TC4管材通常都是板材卷焊的、棒 材掏孔的、斜軋穿孔后外車內(nèi)絞的，目前國內(nèi)軋制鈦合金TC4管材非常難加工，并且沒有相 應(yīng)成形的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適合于現(xiàn)代市場需求的鈦合金TC4管，用上述方法加 工的鈦合金TC4管其性能中的抗拉強度達到895 1300MPa，延伸率8 25% .為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種鈦合金TC4管，按重量百分比計合金組成為A1(5. 5 6. 75) %, V(3. 5 4. 5) %, Fe ^ 0. 1%, C ^ 0. 1%, N ^ 0. 03%, H ^ 0. 015%, 0 ^ 0. 15%, Ti 余量；所述鈦合金TC4溫或熱軋管的制備方法按重量百分比計合金原料組成為A1(5. 5 6. 75) %, V(3. 5 4. 5) %, Ti余 量；按常規(guī)方法將上述原料加工成的管坯及半成品管，并控制鈦合金TC4中Fe < 0. 1%， C^O. 1%,N^0. 03%, H^ 0.015%, 0^0. 15%，然后進行在線加熱管坯進行軋制，在線 加熱溫度為600 1200°C保溫1 45分鐘；其TC4溫軋管規(guī)格為外徑01O~022Omm X壁厚0. 5 25mm，且外徑與壁厚之 比必須大于2 ；在軋此鈦合金管材時，管坯或半成品管內(nèi)外表面添加膠體潤滑劑，然后進行軋制， 每軋一個道次后必須采用氧化退火或真空退火，退火溫度為600 900°C保溫1 3小時， 每一個道次軋制變形量為15% 85%，軋制速度為20 90次/分；在軋制最后1或2個道次前必須堿洗和酸洗或酸洗后水洗將氧化皮及缺陷全部修 掉，再進行軋制，軋制為1-10道次，軋制完成后的成品采用氧化退火或真空退火，退火的退 火溫度為600 900°C保溫1 3小時，退火后的成品則要再進行堿洗和酸洗或酸洗后水 洗，獲得產(chǎn)成品。此鈦合金TC4溫(熱)軋管性能中的抗拉強度在(895 1300) MPa，延伸 率在(8 25) %，其金相組織均勻，可以達到消除應(yīng)力退火和完全再結(jié)晶退火的兩種金相 組織，此方法軋制的TC4管材強度高、韌性好、耐高溫和耐腐蝕。在線加熱管坯進行軋制時的加熱方式為兩種，一種是電加熱(如感應(yīng)加熱、電阻 加熱)，另一種是燃氣加熱；所述膠體潤滑劑為膠體石墨乳或玻璃粉。半成品坯料如果出現(xiàn)折疊、裂紋等缺陷，則必須將折疊、裂紋等缺陷修掉，對內(nèi)表面處理，在軋制第一個或第二個道次時，進行內(nèi)絞單邊O 0. 8mm ；軋制成品前一個道次必須將氧化皮及缺陷全部修掉，酸洗或堿酸洗后再進行軋制，軋制道次最快一個道次就出成 品，最慢十個道次出成品。在軋此鈦合金管材過程中，軋制道次為一個道次就出成品時，首先將管坯或半成 品管進行氧化退火，退火溫度為600 900°C保溫1 3小時，退火后堿洗和酸洗或酸洗后 水洗將氧化皮及缺陷全部修掉，管坯或半成品管內(nèi)外表面添加潤滑劑，然后進行軋制，軋制 變形量為15% 85%，軋制速度為20 90次/分；在軋制時，進行內(nèi)鉸單邊0 0. 8mm ； 軋制完成后的成品采用氧化退火或真空退火，退火的退火溫度為600 900°C保溫1 3小 時，退火后的成品則要再進行堿洗和酸洗或酸洗后水洗，獲得產(chǎn)成品。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的有益效果1.強度高、耐腐蝕鈦合金TC4冷軋管強度(895 1300MPa)比與TC4成份相近的TA18管(620MPa) 高，耐腐蝕性也遠遠超過TA18管。2.降低成本，縮短生產(chǎn)周期現(xiàn)有鈦合金管生產(chǎn)工藝每道軋制后都要進行真空退火，而現(xiàn)在的鈦合金TC4溫 (熱)軋管材生產(chǎn)工藝每道都是在線加熱保溫軋制，軋制變形量大，速度快，這樣既降低了 電耗成本也縮短了生產(chǎn)周期。3.成品率高，質(zhì)量好，性能優(yōu)TC4溫(熱)軋管比棒材掏孔管成品率高，TC4溫(熱)軋管利用穿孔管進行軋制， 損耗小，成品率高，而棒材掏孔管則需要掏出很多屑廢品，損耗大，成品率低，棒材掏孔管只 是棒材的質(zhì)量和性能，而TC4溫(熱)軋管是在棒材的基礎(chǔ)上進行深加工的，則棒材掏孔管 的質(zhì)量、性能遠不及TC4溫(熱)軋管的質(zhì)量、性能。4.金相組織好TC4溫(熱)軋管金屬內(nèi)部組織比穿孔管坯外車內(nèi)絞管要好的多，TC4溫(熱)軋 管在加工過程中，采用在線加熱保溫進行軋制，變形量大，這樣可以使晶粒充分破碎重新組 合，使管子內(nèi)部晶粒組織致密；而穿孔管坯外車內(nèi)絞管只有將其晶粒組織拔長，所以穿孔管 坯外車內(nèi)絞管金相組織沒有TC4溫(熱)軋管好。5.使用壽命長TC4溫(熱)軋無縫管先天性組織致密，板材焊接管則在焊縫處有使用疲勞性，容 易造成缺口敏感開裂，所以有TC4溫(熱)軋無縫管比板材焊接管使用壽命長。6.表面質(zhì)量好鈦合金TC4溫(熱)軋管比擠壓的TC4管內(nèi)外表面質(zhì)量要好的多，鈦合金TC4溫 (熱)軋管內(nèi)外表面光滑，且無折皺、劃痕等缺陷，而擠壓的內(nèi)外表面則不光滑，有劃痕。
具體實施例方式本發(fā)明是通過現(xiàn)有的設(shè)備加上自制研發(fā)的專用設(shè)備及專用工模具、獨特的操作方 法和軋制工藝就可以獲得新型鈦合金TC4溫(熱)軋管，下面通過實施例詳述本發(fā)明。采用在線加熱保溫軋制法按常規(guī)步驟進行，首先用原料海綿鈦、釩鋁合金、 鋁進行配料(按重量百分比計Al 6%, V 4%，Ti余量，將原料混合)，擠壓電極，焊接電極，裝爐熔煉鑄錠，扒皮取樣分析，控制鈦合金TC4中Fe彡0. 1 %，C彡0. 1 %， N^O. 03% ,H^ 0.015%, 0^0. 15%,用鑄錠鍛造棒料(棒坯)，棒料車光下料，用光棒穿 孔成管坯或用光棒掏孔擠壓成管坯；首先將管坯平頭，熱軋開坯，去油污，內(nèi)絞，軋制，修刮，酸洗，精軋，平頭，成品退 火，取樣分析，矯直，定尺下料。下述實施例中的堿洗配比、酸洗重量配比均為 堿洗液(加熱熔化后使用)[85 95 % NaOH+15 5 % NaNO3 (或KNO3)]酸洗液[30 40 % HN03+2 10 % HF+ 余量 H2O]實施例1.具體制備過程如下1.由TC4管坯088 X8.5，管坯內(nèi)外表面添加石墨乳潤滑劑，在線加熱950°c保溫5 分鐘，進行軋制，第一道次軋制變形量為53%，軋制速度70次/分，空冷后修刮氧化膜及缺 陷·2.第一道下來的管坯內(nèi)外表面添加石墨乳潤滑劑，在線加熱900°C保溫6分鐘，進 行軋制，第二個道次軋制變形量為43%，軋制速度50次/分，空冷后修刮氧化膜及缺陷，單 邊內(nèi)絞60道。3.第二道下來的管坯內(nèi)外表面添加石墨乳潤滑劑，在線加熱800°C保溫6分鐘，進 行軋制，第三個道次軋制變形量為42 %，軋制成品038 X 3，軋制速度45次/分，空冷，堿洗
后酸洗。4.成品038 X 3氧化退火800°c，2小時，空冷，取樣分析其性能實測為Rm990MPa， RpO. 2 825MPa, A 11. 5% ；或，成品038X 3真空退火750°C，保溫2小時，隨爐冷卻，取樣分析其性能實測為 Rm955MPa, RpO. 2 815MPa, A 10%。實施例2·具體制備過程如下1.由TC4管坯0130 x30，管坯單邊內(nèi)絞80道，管坯內(nèi)外表面添加石墨乳潤滑 齊U，在線加熱1200°c保溫25分鐘，進行軋制，第一道次軋制變形量為40.2%，軋出成品 0120 X 17. 5，軋制速度60次/分，空冷堿洗后酸洗3.成品0120X17. 5氧化退火800°C，2. 5小時，空冷，取樣分析其性能實測為 RmllOOMPa, RpO. 2 IOlOMPa, A 13. 5% ；或，成品0120 X 17. 5真空退火750°C，保溫2. 5小時，隨爐冷卻，取樣分析其性能 實測為 Rml060MPa，RpO. 2 980MPa, A 12%。實施例3·具體制備過程如下1.由TC4管坯088 x8.5，管坯內(nèi)外表面添加玻璃粉潤滑劑，在線加熱800°C保溫5 分鐘，進行軋制，第一道次軋制變形量為65%，軋制速度40次/分，空冷后修刮氧化膜及缺 陷，單邊內(nèi)絞50道。2.第一道下來的管坯內(nèi)外表面添加玻璃粉潤滑劑，在線加熱750°C保溫8分鐘，進 行軋制，第二個道次軋制變形量為60%，軋制速度50次/分，空冷后修刮氧化膜及缺陷.
3.第二道下來的管坯內(nèi)外表面添加玻璃粉潤滑劑，在線加熱700°C保溫10分鐘，進行軋制，第三個道次軋制變形量為55%，軋制速度45次/分，空冷后修刮氧化膜及缺陷.4.第三道下來的管坯內(nèi)外表面添加玻璃粉潤滑劑，在線加熱650°C保溫20分鐘，進行軋制，第四個道次軋制變形量為50%，軋制速度40次/分，空冷，堿酸洗。5.第四道下來的管坯內(nèi)表面添加玻璃粉潤滑劑，在線加熱600°C保溫45分鐘，進 行軋制，第五個道次軋制變形量為47%，軋制成品012 X 1，軋制速度50次/分，空冷，堿洗 后酸洗。6.成品012 X 1氧化退火800°c，2小時，空冷，取樣分析其性能實測為Rm905MPa， RpO. 2 836MPa, A 22. 5% ；或，成品012 X 1真空退火750°C，保溫2小時，隨爐冷卻，取樣分析其性能實測為 Rm895MPa, RpO. 2 825MPa, A 25%。實施例4.具體制備過程如下1.由TC4管坯0280 x28，管坯單邊內(nèi)絞80道，管坯內(nèi)外表面添加玻璃粉或石墨乳 潤滑劑，在線加熱1200°C保溫26分鐘，進行軋制，第一道次軋制變形量為23%，軋制速度40 次/分，空冷堿洗后酸洗。2.第一道下來的管坯內(nèi)外表面添加玻璃粉或石墨乳潤滑劑，在線加熱930°C保溫 10分鐘，進行軋制，第二個道次軋制變形量為27%，軋制速度45次/分，空冷后修刮氧化膜 及缺陷.3.成品0220 X 20氧化退火820°c，2. 5小時，空冷，取樣分析其性能實測為 RmlOlOMPa, RpO. 2 940MPa, A 12% ；或，成品0220X 20真空退火750°c，保溫2. 5小時，隨爐冷卻，取樣分析其性能實 測為 Rml050MPa, RpO. 2 960MPa, A 10%。
權(quán)利要求
一種鈦合金TC4熱軋管，其特征在于按重量百分比計，合金組成為Al(5.5～6.75)％，V(3.5～4.5)％，F(xiàn)e≤0.1％，C≤0.1％，N≤0.03％，H≤0.015％，O≤0.15％，Ti余量。
2.—種權(quán)利要求1所述鈦合金TC4熱軋管的制備方法，其特征在于按重量百分比計合金原料組成為A1(5. 5 6. 75) %，V(3. 5 4. 5)%, Ti余量；按常 規(guī)方法將上述原料加工成的管坯及半成品管，并控制鈦合金TC4中Fe≤0. 1%,C≤0. 1%, N≤O. 03%, H ≤ 0.015%, 0≤0. 15%，然后進行在線加熱管坯進行軋制，在線加熱溫度為 600 1200°C保溫1 45分鐘；其TC4溫軋管規(guī)格為外徑010 0220mm X壁厚0. 5 25mm，且外徑與壁厚之比必 須大于2 ；在軋此鈦合金管材時，管坯或半成品管內(nèi)外表面添加膠體潤滑劑，然后進行軋制，每軋 一個道次后必須采用氧化退火或真空退火，退火溫度為600 900°C保溫1 3小時，每一 個道次軋制變形量為15% 85%，軋制速度為20 90次/分；在軋制最后1或2個道次前必須堿洗和酸洗或酸洗后水洗將氧化皮及缺陷全部修掉， 再進行軋制，軋制為1-10道次，軋制完成后的成品采用氧化退火或真空退火，退火的退火 溫度為600 900°C保溫1 3小時，退火后的成品則要再進行堿洗和酸洗或酸洗后水洗， 獲得產(chǎn)成品。
3.按照權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于在線加熱管坯進行軋制時的加熱方 式為兩種，一種是電加熱，另一種是燃氣加熱。
4.按照權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述膠體潤滑劑為膠體石墨乳或玻璃粉。
5.按照權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于在軋此鈦合金管材過程中，軋制道次為一個道次就出成品時，首先將管坯或半成品管 進行氧化退火，退火溫度為600 900°C保溫1 3小時，退火后堿洗和酸洗或酸洗后水洗 將氧化皮及缺陷全部修掉，管坯或半成品管內(nèi)外表面添加潤滑劑，然后進行軋制，軋制變形 量為15% 85%，軋制速度為20 90次/分；在軋制時，進行內(nèi)鉸單邊0 0. 8mm ；軋制 完成后的成品采用氧化退火或真空退火，退火的退火溫度為600 900°C保溫1 3小時， 退火后的成品則要再進行堿洗和酸洗或酸洗后水洗，獲得產(chǎn)成品。
6.按照權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于半成品坯料如果出現(xiàn)折疊、裂紋等缺 陷，則必須將折疊、裂紋等缺陷修掉，對內(nèi)表面處理，在軋制第一個或第二個道次時，進行內(nèi) 絞單邊0 0. 8mm ；軋制成品前一個道次必須將氧化皮及缺陷全部修掉，酸洗或堿酸洗后再 進行軋制，軋制道次最快一個道次就出成品，最慢十個道次出成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及鈦合金，具體說是一種鈦合金TC4熱軋管及其制備方法，按重量百分比計合金組成為Ti余量，Al(5.5～6.75)％，V(3.5～4.5)％，F(xiàn)e≤0.1％，C≤0.1％，N≤0.03％，H≤0.015％，O≤0.15％，在線加熱管坯進行軋制，在線加熱溫度為600～1200℃保溫1～45分鐘，每道次變形量為15％～85％，軋制速度(20～90)次/分，軋制1-10次出成品，軋制后的成品采用氧化退火或真空退火，退火后的成品則要再進行堿洗和酸洗或酸洗后水洗，獲得產(chǎn)成品。此鈦合金管性能中的抗拉強度895～1300MPa，延伸率8～25％，金相組織均勻，消除應(yīng)力退火和完全再結(jié)晶退火的兩種金相組織。
文檔編號F16L9/02GK101825200SQ20091018790
公開日2010年9月8日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者孫雪梅, 張忠世, 張政宏, 郭淑君 申請人:東港市東方高新金屬材料有限公司