李晓军 王文君 牛蓉蓉 张磊 杨娟丽 王红武

摘 要：文章主要以深冲成型用钛带为代表，通过工艺试验，比较常规时间大气退火、长时间真空退火、氩气保护连续退火等不同热处理方式与制度的性能参数，冲压情况。结果表明：常规时间大气退火的最佳热处理制度是750℃/30min；长时间真空退火的最佳热处理制度是650℃/10h；氩气保护连续退火的最佳热处理制度是780℃/10min；深冲成型用钛带的最佳热处理方式是氩气保护连续退火。

关键词：钛带；深冲成型；热处理工艺

中图分类号：TG146 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）26-0095-03

Abstract： Taking titanium strip for deep drawing forming as the representative， the performance parameters and stamping conditions of different heat treatment methods and systems， such as conventional time atmospheric annealing， long time vacuum annealing and argon protection continuous annealing， are compared through process tests. The results show that the optimum heat treatment conditions are 750 ℃/30min for conventional atmospheric annealing， 650 ℃/10h for long vacuum annealing， 780 ℃/10min for argon protection and 780 ℃/10min for deep drawing titanium. The best heat treatment method of the tape is continuous annealing with argon protection.

Keywords： titanium strip； deep drawing forming； heat treatment process

1 概述

随着国际社会对深冲成型钛加工产品需求量的不断增加，钛带卷材的用量也越来越大。特别是近年来板换用钛带、焊管用钛带、网板用钛带等产品应用的日益广泛，行情看涨，国内虽已建成若干套完整的钛带生产线，但大多数仅停留在钛带产品的低端市场，深冲成型用钛带的生产还均处于摸索阶段[1]。由于我国对钛带产品开发起步较晚，每年仍需大量进口钛带和钛加工产品[2]。解决板式换热器用钛带生产过程中的热处理问题，打通钛带材生产的工艺路线，填补国内空白，也会给我国钛带工业的发展注入强大的动力，更为国民经济的发展及国防现代化建设提供坚强的技术后盾。

2 实验材料及设备

实验所用原料是厚度为0.5mm、0.6mm的硬态带卷，经脱脂后分别在威福斯卧式车底式真空退火炉、连续式真空退火炉中进行不同制度真空退火，在天然气退火炉进行不同制度大气退火，比较不同热处理方式与制度的性能参数、组织结构与冲压情况，探索最佳的热处理工艺制度。

3 结果及分析

3.1 常规时间不同温度大气退火情况

在720℃/30min、750℃/30min、780℃/30min制度下进行大气退火，然后进行拉伸、金相及杯突实验，同时对样品板材进行冲压实验。

由图1可以看出在不同的热处理制度下横向力学性能相差不大，均能满足标准要求；纵向力学性能屈服强度有较大差异，其中750℃/30min制度下的板材较好；杯突值差异较大，750℃/30min制度下的板材杯突值稳定且优良。

由图2可以看出在不同的热处理制度下金相组织差别很大。720℃/30min制度下的板材晶粒均匀但整体晶粒尺寸偏小；750℃/30min制度下的板材晶粒均匀有个别晶粒尺寸偏大；780℃/30min制度下的板材晶粒均匀但整体晶粒尺寸偏大。比较不同热处理制度下的金相组织750℃/30min制度下的组织相对较好。

由图3可以看出在不同的热处理制度下的板材冲压情况差别很大。720℃/30min制度下的板材冲压时局部开裂；750℃/30min制度下的板材冲压良好；780℃/30min制度下的板材冲压多处开裂。由此可以看出750℃/30min制度下的板材冲压效果最好。

3.2 长时间不同温度真空退火情况

在650℃/10h、720℃/10h制度下进行真空退火，然后进行拉伸、金相及杯突实验，同时对样品板材进行冲压实验。

由图4可以看出在不同制度下真空退火的横向力学性能相差不大，均能满足标准要求；纵向力学性能屈服强度及延伸率有较大差异，其中650℃/10h制度下的带材较好，720℃/10h制度下的板材屈服强度及延伸率偏低；杯突值差异巨大，650℃/10h制度下的板材杯突值稳定且优良，720℃/10h制度下的板材杯突值偏低。

由圖5可以看出在不同制度下真空退火的金相组织差别很大。650℃/10h制度下的板材晶粒均匀；720℃/10h制度下的板材晶粒尺寸严重偏大。比较不同制度真空退火的金相组织650℃/10h制度下的组织较好。

由图6可以看出在不同的热处理制度下的板材冲压情况差别很大。650℃/10h制度下的板材冲压良好；720℃/10h制度下的板材冲压局部开裂。由此可以看出真空退火650℃/10h制度优于720℃/10h制度。

3.3 短时间氩气保护连续退火情况

在750℃/5min、750℃/10min、780℃/5min、780℃/10min制度下进行氩气保护连续退火，然后进行拉伸、金相及杯突实验，同时对样品板材进行冲压实验。

由图7可以看出在不同制度下连续退火的力学性能相差不大，均能满足标准要求；几种制度下的杯突值有些许差异但均满足要求，780℃/10min制度下的杯突值最优。

由图8可以看出在不同制度下连续退火的金相组织有些许差别。780℃/10min制度下的板材晶粒为尺寸最好的等轴晶。

由图9可以看出不同的制度连续退火的板材冲压情况有微小差别。750℃/10min、780℃/10min制度下的板材冲压良好；750℃/5min、780℃/5min制度下的板材冲压局部有轻微开裂痕迹。由此可以看出连续退火780℃/10min的制度相对较好。

4 结论

（1）常规时间大气退火的最佳热处理制度是750℃/30min。

（2）长时间真空退火的最佳热处理制度是650℃/10h。

（3）氩气保护连续退火的最佳热处理制度是780℃/10min。

（4）综合比较几种热处理制度下的材料力学性能、杯突、冲压等情况，总结得出深冲成型用钛带的最佳热处理方式是氩气保护连续退火。

参考文献：

[1]程挺宇，郑锋.纯钛板材及箔材生产工艺现状[J].有色金属，2010，62（4）：9～11.

[2]黄庆军，任俊超，苏是，等.中国换热器产业现状及发展趋势[J].石油和化工设备，2010（01）.

[3]崔忠圻.金属学与热处理[M].北京：机械工业出版社，2000.

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[5]赵晓文，苏俊林.板式换热器的研究现状及进展[J].冶金能源，2011（1）：30.

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[7]张俊善.材料强度学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004：69.