1 相關材料標準
GB3620/GB3621、ASME SB265/ASTM B265、JIS H 4600
2 材料特點
由于冶煉工藝的原因,純鈦有化學純鈦和工業純鈦之分。工業純鈦按其雜質含量及力學性能不同分為TA1、TA2、TA3三個牌號,牌號順序數字增大,表明C、N、H、O等雜質含量增多,這些雜質元素與鈦形成間隙或置換固溶體,使鈦的晶格發生畸變,阻礙了位錯運動,并且鈦的滑移數減少,使強度提高,但塑性下降,致使加工時易開裂,因此必須嚴格控制雜質含量。
鈦具有兩種同素異構體,在882.5℃以下晶體結構為密排六方晶格,稱為α鈦;在882.5℃以上為體心立方晶格,稱為β鈦。所以工業純鈦的室溫組織為α相,常溫時工業純鈦的屈服強度與抗拉強度接近,屈強比較大,彈性模量低。
工業純鈦的導熱系數比碳鋼小三倍,與奧氏體不銹鋼接近,膨脹系數小,約為不銹鋼的一半。
溫度升高,純鈦的抗拉強度和屈服強度都急劇降低,在250℃~300℃左右,抗拉強度和屈服強度均約為常溫下的一半。在低溫下抗拉與屈服強度幾乎都比常溫時高。
鈦的塑性與溫度有特殊關系:
低溫下,延伸率降低嚴重,但純度高的工業純鈦無低溫脆性現象,低溫沖擊韌性反而增高;
常溫~200℃,溫度上升,延伸率提高;
200℃~500℃,溫度上升,延伸率下降,在400℃~500℃時,延伸率達到最低值,幾乎低于常溫下的延伸率;
>500℃,溫度上升,延伸率急劇提高。
工業純鈦制品廣泛應用于350℃以下除HF以外大多數酸、堿等介質中。
3 制造加工
3.1 下料
鈦化學性質活潑,極易與C、N、H、O相互作用,形成非常穩定的化合物,因此切圓優先考慮采用機加工切割,其次為等離子切割,禁止使用氣割。鈦合金缺口敏感性較高,塑性成形時垂直于拉伸方向的表面劃傷及砂輪片磨痕處會萌發裂紋,最終導致開裂,因此必須對距圓片中心Di/2范圍以外作120#放射性拋光處理。
3.2 焊接
本規定中鈦材一般為整板,暫無能力進行拼板焊接。
3.3 成形
鈦的彈性模量較低,所以冷變形的回彈大,因此加工過程中需進行多次沖壓制作,并且輔以熱處理改善加工塑性。沖壓速度盡量慢,沖深10mm就要停下,檢查無裂紋后涂石墨油繼續壓制。溫沖壓時刷涂適量石墨油,過多易出現壓痕。成形過程中表面如出現微裂紋,必須立即打磨去除,并經熱處理后再沖壓。
3.4 表面處理
封頭成形后,在成形過程中出現的劃傷,需120#拋光去除。溫加工及熱處理后,為去除表面氧化皮和氣體飽和層,成形后需進行雙面120#拋光,拋光后對表面做100%PT,如客戶有特殊要求,應服從客戶要求。