含鈦耐磨鋼板的熱處理工藝研究

  在高濃度、高溫度的氯化物中,純鈦會發生縫隙腐蝕,嚴重影響耐磨鋼板的使用壽命。為了解決純鈦在高濃度、高溫度氯化物中的縫隙腐蝕問題,人們研制了一種新型鈦合金—Ti-0.2Pd合金。在上世紀70年代中期,美國鈦金屬公司研制了Ti-0.3Mo-0.8Ni合金。該合金為近α型鈦合金,在高溫、高濃度氯化物中具有良好的抗縫隙腐蝕能力,可以部分取代成本較高的Ti-0.2Pd合金,已被美國、英國、俄羅斯、日本、法國、德國等國家列入了國家標準,并投入工業化生產。
鋼板熱處理
  上世紀80年代,我(wo)(wo)國開始對(dui)Ti-0.3Mo-0.8Ni合金(jin)進行材料加工和應(ying)用(yong)方面的(de)研究,也(ye)將(jiang)其列入我(wo)(wo)國國家標準(zhun)(對(dui)應(ying)我(wo)(wo)國牌號TA10),并在純鈦可能出現(xian)縫隙(xi)腐(fu)蝕的(de)環境中(zhong)得到(dao)了應(ying)用(yong)。如1985年3月(yue)首次應(ying)用(yong)于(yu)湘澧(li)鹽(yan)礦真空制鹽(yan)的(de)一效加熱(re)室,1986年4月(yue)應(ying)用(yong)于(yu)塘沽鹽(yan)場(chang)氯化鎂蒸發罐的(de)加熱(re)室。

  某公(gong)司承(cheng)接(jie)了國外某鉀(jia)肥工(gong)(gong)程生(sheng)產裝(zhuang)置用鈦(tai)鋼復合(he)(he)材(cai)料(liao)的(de)(de)訂單。該復合(he)(he)材(cai)料(liao)覆層(ceng)為3mm厚的(de)(de)鈦(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)耐磨(mo)板(ban)。根據GB/T3621-2007《鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)板(ban)材(cai)》標(biao)準,常(chang)規板(ban)材(cai)需(xu)滿足A類要求,斷后伸長(chang)率達到(dao)18%即(ji)可,而后續(xu)(xu)(xu)用于爆炸(zha)(zha)焊接(jie)的(de)(de)板(ban)材(cai)需(xu)滿足B類要求,斷后伸長(chang)率應達到(dao)25%以(yi)上(shang)。為保證(zheng)爆炸(zha)(zha)復合(he)(he)工(gong)(gong)藝對(dui)(dui)鈦(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)板(ban)材(cai)塑(su)性(xing)的(de)(de)要求,可采(cai)用硬度低的(de)(de)0級海綿(mian)鈦(tai)作為原(yuan)(yuan)料(liao)生(sheng)產板(ban)材(cai),以(yi)達到(dao)后續(xu)(xu)(xu)工(gong)(gong)序對(dui)(dui)塑(su)性(xing)指(zhi)標(biao)的(de)(de)要求,但這樣勢必(bi)會增加原(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)的(de)(de)成本。科研人(ren)員采(cai)用2級海綿(mian)鈦(tai)作為原(yuan)(yuan)料(liao)制備(bei)TA10鈦(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)板(ban)材(cai),通(tong)過研究不同熱處理(li)制度對(dui)(dui)TA10鈦(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)板(ban)材(cai)組織和性(xing)能的(de)(de)影響,探(tan)尋(xun)合(he)(he)適的(de)(de)熱處理(li)制度,以(yi)期獲得塑(su)性(xing)指(zhi)標(biao)能夠(gou)滿足后續(xu)(xu)(xu)爆炸(zha)(zha)復合(he)(he)工(gong)(gong)藝要求的(de)(de)TA10鈦(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)耐磨(mo)鋼板(ban)。

  實驗材料(liao)為2級海綿鈦(tai)、鎳(nie)-鉬中間合金,經(jing)過兩(liang)次真空自耗熔(rong)煉制(zhi)(zhi)(zhi)備直徑(jing)為560mm的(de)TA10鈦(tai)合金鑄錠(ding)。鑄錠(ding)經(jing)鍛造開(kai)坯、銑面、修磨等工序制(zhi)(zhi)(zhi)成熱(re)軋(ya)板(ban)坯,再(zai)在1680軋(ya)機(ji)上經(jing)兩(liang)火(huo)軋(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)成3.0mm厚的(de)板(ban)材。

  熱處(chu)(chu)(chu)理(li)試驗采用SX2-2.5-10型電阻(zu)爐,溫(wen)(wen)(wen)度(du)誤差±5℃。TA10鈦(tai)合(he)金為(wei)(wei)近α型合(he)金,冷卻速(su)度(du)對其組(zu)織和性(xing)能影響不(bu)大,退(tui)(tui)(tui)火(huo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般應選擇在(zai)α+β/β相變點以(yi)下(xia)120~200℃。因此(ci),在(zai)3.0mm厚(hou)熱軋TA10鈦(tai)合(he)金板材(cai)(cai)上(shang)切取(qu)(qu)熱處(chu)(chu)(chu)理(li)試樣,進(jin)行不(bu)同溫(wen)(wen)(wen)度(du)退(tui)(tui)(tui)火(huo)處(chu)(chu)(chu)理(li),退(tui)(tui)(tui)火(huo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)分別(bie)為(wei)(wei)550、600、650、700、750、800℃,保溫(wen)(wen)(wen)時間(jian)(jian)(jian)均(jun)為(wei)(wei)30min,冷卻方式(shi)為(wei)(wei)空冷。在(zai)退(tui)(tui)(tui)火(huo)后的板材(cai)(cai)上(shang)取(qu)(qu)樣,進(jin)行顯微組(zu)織觀(guan)察和力學性(xing)能測(ce)試,探(tan)尋合(he)適的退(tui)(tui)(tui)火(huo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)。在(zai)優選的退(tui)(tui)(tui)火(huo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia),進(jin)行不(bu)同保溫(wen)(wen)(wen)時間(jian)(jian)(jian)的退(tui)(tui)(tui)火(huo)處(chu)(chu)(chu)理(li),保溫(wen)(wen)(wen)時間(jian)(jian)(jian)分別(bie)為(wei)(wei)15、30、60、120、180min。取(qu)(qu)樣觀(guan)察不(bu)同時間(jian)(jian)(jian)退(tui)(tui)(tui)火(huo)后板材(cai)(cai)的顯微組(zu)織并測(ce)試力學性(xing)能,最(zui)終(zhong)獲得合(he)適的熱處(chu)(chu)(chu)理(li)制度(du)。試驗結果表明:

  (1)熱處理(li)溫度(du)達到600℃時,含鈦耐磨鋼板(ban)組織可以得到較(jiao)(jiao)好(hao)恢復(fu),但(dan)塑性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)差。若需獲得較(jiao)(jiao)好(hao)的塑性(xing)(xing),滿足(zu)爆(bao)炸復(fu)合用鈦板(ban)的使用要求(qiu),則(ze)需進行(xing)較(jiao)(jiao)高溫度(du)(700~750℃)的熱處理(li)。

  (2)熱處理溫(wen)度一定(ding)時,保溫(wen)時間對含鈦合(he)金鋼板的強度影響不大,但(dan)對塑性影響顯著。

  (3)對于3mm厚(hou)含鈦鋼板(ban)熱軋(ya)板(ban)材,經過(700~750)℃×(30~60)min/AC退火處理后,可以獲(huo)得較為均(jun)勻(yun)的(de)等軸α相和較好(hao)的(de)綜合(he)力(li)學性能,滿足爆炸復合(he)用鈦板(ban)的(de)使用要求。