鈦合金鋼管標準、特點、生產工藝、產品應用

[ 關鍵詞：鈦合金鋼管　發(fā)表日期：2022-11-06 11:52:42 ]

　　TA1 鈦合金鋼管 TA2 鈦合金鋼管 TA3 鈦合金鋼管 鈦合金鋼管標準有: GB/T 3620.1—94 鈦及鈦合金牌號和化學成分 GB/T 3625—95 換熱器及冷凝器用鈦及鈦合金管 TA1、TA2、TA3 均為工業(yè)純鈦，它們具有較高的力學性能、優(yōu)良的沖壓性能，并可進 行各種形式的焊接，焊接接頭強度可達基體金屬強度的 90%，且切削加工性能良好。鈦管對氯化物、硫化物和氨具有較高的耐蝕性能。鈦在海水中的耐蝕性比鋁合金、不銹鋼、鎳基 合金還高。鈦耐水沖擊性能也較強. 用于制造凝汽器管子，可在受污染的海水、懸浮物含量高的水中，及在較高的流速下使用.

　　鈦合金按組織可分三類.(1 鈦中加入鋁和錫元素.2 鈦中加入鋁鉻鉬釩等合金元素.3 鈦中加入鋁和釩等元素.)鈦合金具有強度高而密度又小,機械性能好,韌性和抗蝕性能很好.另外: 鈦合金的工藝性能差,切削加工困難.在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質.還有抗磨性 差,生產工藝復雜. 以鈦為基加入其他元素組成的合金。鈦的工業(yè)化生產是 1948 年開始的。航空工業(yè)發(fā)展 的需要，使鈦工業(yè)以平均每年約 8%的增長速度發(fā)展。目前世界鈦合金加工材年產量已達 4 萬余噸,鈦合金牌號近 30 種。

　　使用最廣泛的鈦合金是 Ti-6Al-4V(Motor4),Ti-5Al- 2.5Sn(TA7)和工 業(yè)純鈦(TA1、TA2 和 TA3)。 鈦合金鋼管主要用于制作飛機發(fā)動機壓氣機部件， 其次為火箭、 導彈和高速飛機的結構 件。60 年代中期，鈦及其合金已在一般工業(yè)中應用，用于制作電解工業(yè)的電極，發(fā)電站的 冷凝器， 石油精煉和海水淡化的加熱器以及環(huán)境污染控制裝置等。 鈦及其合金已成為一種耐 蝕結構材料。此外還用于生產貯氫材料和形狀記憶合金等。 中國于 1956 年開始鈦和鈦合金研究;60 年代中期開始鈦材的工業(yè)化生產并研制成 TB2 合金。

　　特點鈦合金與其他金屬材料相比,有下列優(yōu)點:

　　①比強度(抗拉強度/密度)高(見圖),抗拉強 度可達 100～140kgf/mm2，而密度僅為鋼的 60%。
　　②中溫強度好,使用溫度比鋁合金高幾百 度，在中等溫度下仍能保持所要求的強度,可在 450～500℃的溫度下長期工作。
　　③耐蝕性好, 在大氣中鈦表面立即形成一層均勻致密的氧化膜， 有抵抗多種介質侵蝕的能力。 通常鈦在氧 化性和中性介質中具有良好的耐蝕性， 在海水、 濕氯氣和氯化物溶液中的耐蝕性能更為優(yōu)異。 但在還原性介質，如鹽酸等溶液中，鈦的耐蝕性能較差。
　　④低溫性能好,間隙元素極低的鈦 合金,如 TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性。
　　⑤彈性模量低,熱導率小，無鐵磁性。

　　合金元素鈦有兩種同質異晶體:882℃以下為密排六方結構α鈦，882℃以上為體心立方 的β鈦。合金元素根據(jù)它們對相變溫度的影響可分為三類:

　　①穩(wěn)定α相、提高相轉變溫度的 元素為α穩(wěn)定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素，它對提高合金的 常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。　　②穩(wěn)定β相、降低相變溫度的元素 為β穩(wěn)定元素，又可分同晶型和共析型二種。前者有鉬、鈮、釩等;后者有鉻、錳、銅、鐵、 硅等。
　　③對相變溫度影響不大的元素為中性元素，有鋯、錫等。 氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有顯 著強化效果,但卻使塑性下降。 通常規(guī)定鈦中氧和氮的含量分別在 0.15～0.2%和 0.04～0.05% 以下。氫在α相中溶解度很小,鈦合金中溶解過多的氫會產生氫化物，使合金變脆。通常鈦 合金中氫含量控制在 0.015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。

類別

　　鈦合金根據(jù)相的組成可分為三類:α合金,(α+β)合金和β合金,中國分別以 TA、 Motor、TB 表示。

　　① α合金含一定量的穩(wěn)定α相的元素，平衡狀態(tài)下主要由α相組成。α合金比重小， 熱強性好、具有良好的焊接性和優(yōu)異的耐蝕性,缺點是室溫強度低,通常用作耐熱材料和耐蝕 材料。 α合金通常又可分為全α合金(TA7)、 近α合金 (Ti-8Al-1Mo-1V)和有少量化合物的α 合金(Ti-2.5Cu)。
　　② (α+β)合金含一定量的穩(wěn)定α相和β相的元素，平衡狀態(tài)下合金的組 織為α相和β相。(α+β)合金有中等強度、并可熱處理強化，但焊接性能較差。(α+ β) 合金應用廣泛,其中 Ti-6Al-4V 合金的產量在全部鈦材中占一半以上。
　　③ β合金含大量穩(wěn)定β相的元素，可將高溫β相全部保留到室溫。β合金通常又可分 為可熱處理β合金(亞穩(wěn)定β合金和近亞穩(wěn)定β合金)和熱穩(wěn)定β合金。可熱處理 β合金在 淬火狀態(tài)下有優(yōu)異的塑性，并能通過時效處理使抗拉強度達到 130～140kgf/mm2。β合金通 常作高強度高韌性材料使用。缺點是比重大，成本高，焊接性能差，切削加工困難。 鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強合金、耐蝕合金(鈦-鉬，鈦-鈀合金等)、低溫合金 以及特殊功能合金(鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金)等。典型合金的成分和性能見表。

熱處理

　　鈦合金通過調整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認為細小等軸 組織具有較好的塑性、熱穩(wěn)定性和疲勞強度;針狀組織具有較高的持久強度、蠕變強度和斷 裂韌性;等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。 常用的熱處理方法有退火、固溶和時效處理。退火是為了消除內應力、提高塑性和組織 穩(wěn)定性，以獲得較好的綜合性能。通常α合金和(α+β)合金退火溫度選在(α+β)—→β相 轉變點以下 120～200℃;固溶和時效處理是從高溫區(qū)快冷,以得到馬氏體α′相和亞穩(wěn)定的 β相,然后在中溫區(qū)保溫使這些亞穩(wěn)定相分解，得到α相或化合物等細小彌散的第二相質點， 達到使合金強化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)—→β相轉變點以下 40～100℃ 進行， 亞穩(wěn)定β 合金淬火在(α+β)—→β相轉變點以上 40～80℃進行。 時效處理溫度一般 為 450～550℃。此外,為了滿足工件的特殊要求，工業(yè)上還采用雙重退火、等溫退火、β熱 處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝。

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