TC4钛合金小规格棒材连续轧制工艺研究

TC4钛合金是目前技术最成熟、应用最广泛的钛合金。随着近几年科技发展，该合金在航空、航天、医疗领域有更广泛的应用，尤其小规格棒材在医疗领域应用日益增加。钛及钛合金小规格棒材一般采用传统的横列式轧机生产，生产效率较低，棒材表面尺寸、平直度等各方面与国内外先进水平有一定差距。国外一些钛合金材料生产商为了提高生产效率和产品质量及其稳定性，已经开始使用热连轧技术生产钛合金小规格棒材。热连轧可以提高钛及钛合金小规格棒材的外观质量、缩短生产周期、提高成品率、稳定产品质量等优点。科技人员通过对TC4钛合金棒材不同温度轧制过程棒材组织与性能的研究，旨在为现场生产提供技术参考。

实验材料选用TC4钛合金，采用二次真空自耗电弧熔炼。铸锭用快锻机在β区开坯。再在α+β区变形，经过径锻机锻造出□120mm轧制坯料，采用DSC测得材料相变点为981℃。然后采用专门针对小规格钛及钛合金棒材设计的连续轧制设备，分别进行两种不同轧制温度实验：β区轧制1030℃、两相区轧制950℃。经过25道次轧制变形，孔型变化如下：□120（粗轧8道次）→□45→扁60→Φ40.2→扁51.8→Φ33→扁41→Φ22→扁33→Φ18→扁27→Φ15→扁22.5→Φ13.5（Φ11.5）→扁17→Φ9.5→扁13.8→Φ8mm。其中选取不同温度下□45、Φ22、Φ18、Φ15、Φ13.5、Φ11.5、Φ8mm试样进行金相显微组织分析，对Φ8mm试样不同轧制温度各取6个试样采用750℃/30min工艺进行热处理，然后进行力学性能、显微组织分析。试验结果如下：

（1）TC4合金在β区域进行连续轧制过程中，当经过21道次（Φ13.5mm）加工时，原始β晶粒完全消失，全部为细小的再结晶等轴α，随着道次加工量增加，等轴α更加细小弥散。

（2）TC4合金在α+β两相区进行连续轧制过程中，当经过19道次（Φ15mm）加工时，原始β晶粒完全消失，并且有大量的细小的等轴α出现，随着道次量增加全部为细小的再结晶等轴α，且等轴α更加细小弥散，且相同道次加工量较β区域连续轧制棒材组织更加细小弥散。

（3）β相区和α+β两相区连续轧制的棒材性能均符合GB/T13810标准要求，两相区轧制较β相区轧制棒材性能均有所提高，抗拉强度提高80～90MPa，塑性变化不大。