一般認為，TC4鈦合金棒中的氫含量較高或者組織均勻性較差會降低其室溫缺口應力斷裂性能。國內(nèi)相關(guān)技術(shù)標準中該類型TC4鈦合金棒規(guī)格的上限為>220mm。目前，未見國內(nèi)外關(guān)于要求缺口應力斷裂性能的TC4鈦合金棒材制備工藝研究的公開報道。在工業(yè)化批量生產(chǎn)中，因工藝不當導致此類棒材的缺口應力斷裂性能不合格的現(xiàn)象也較為常見。

 

TC4(Ti-6Al-4V)鈦合金于1954年研制成功，現(xiàn)已發(fā)展成為世界各國通用的鈦合金，是一種典型的兩相鈦合金，其小規(guī)格棒材被廣泛應用于航空、航天、電站、油田、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域B—4。軋制是生產(chǎn)鈦合金小規(guī)格棒材的主要手段之一，連軋式高速線材生產(chǎn)方式在鋼材生產(chǎn)上應用較多，適用于大批量、品種少的產(chǎn)品的生產(chǎn)。鈦合金棒材產(chǎn)品具有小批量、多品種的需求特點，采用連軋式高速線材生產(chǎn)方式進行生產(chǎn)其成本較高，目前鈦合金棒材生產(chǎn)主要采用三輥橫列式軋機，因此對于橫列式軋機軋制變形過程的研究非常必要。軋制變形量作為軋制變形的重要因素之一，對軋制棒材的最終產(chǎn)品性能有著重要的影響，所以對于軋制變形量的研究意義重大。

 

采用兩種工藝制備的小于50mmTC4鈦合金棒鍛造態(tài)的低倍組織。從圖1可以看出，采用工藝1制備的TC4鈦棒的低倍組織均勻性較差，呈現(xiàn)從邊緣部位的模糊晶逐漸向中心部位的半清晰晶過渡的現(xiàn)象；采用工藝2制備的棒材低倍組織均勻性良好，整個試樣均為模糊晶狀態(tài)。這說明采用工藝1進行鍛造，鑄錠和中間坯料心部組織被破碎和細化的程度不夠，這與其總變形量較小直接相關(guān),由于鈦合金變形抗力較大，加之大規(guī)格鈦棒材坯料的體積大，單一直拔變形也很難保證坯料心部變形充分。而工藝2充分利用4500t快鍛機的大噸位鍛造壓力，使大規(guī)格坯料在兩相區(qū)經(jīng)過鐓拔變形，保證了坯料的鍛透性，且利用型砧拔長減少了坯料變形“死區(qū)”，使坯料不同部位均得到了充分變形，獲得了破碎細化良好且一致性較好的組織。(1)采用p相區(qū)開坯和兩相區(qū)鐓拔+直拔的鍛造工藝，可制備出組織、性能和探傷水平均滿足供貨技術(shù)要求的杏350mm大規(guī)格TC4鈦合金棒材。(2)初生a相等軸化良好的組織有利于提高室溫缺口應力斷裂性能，方向一致性較強的短棒狀a相組織會降低缺口應力斷裂性能。

 

分別在采用兩種工藝鍛造得到的扣50mmTC4鈦合金棒上沿縱向切取長度為75mm的棒材進行兩種溫度的普通退火處理，退火制度分別為Ml(720尤x2h/AC)和M2(790t：x2h/AC)。用肉眼觀察鍛后棒材的低倍組織；分別在鍛造態(tài)和退火處理后的棒襯上1/2半徑處沿橫向截取金相試樣，采用0LMPUS光學顯微鏡觀察其微觀組織。在退火處理后的棒材1/2半徑處沿縱向線切割得到試樣坯，機械加工成符合標準的室溫拉伸和缺口應力斷裂性能的測試試樣，采用lnStron4507拉伸試驗機和DN2缺口拉伸試驗機對試樣進行力學性能測試，觀察缺口應力斷裂試樣缺口區(qū)域的顯微組織。采用S0NIC-138VFD超聲波探傷儀對兩種工藝鍛造得到的TC4鈦合金成品棒材進行超聲波無損探傷檢測。