《鈦及鈦合金棒材》.doc

鈦及鈦合金棒材編制說明（送審稿）（2006年12月）鈦及鈦合金棒材一、 任務(wù)來源及計(jì)劃要求根據(jù)全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會關(guān)于下達(dá)20062008年有色金屬國家標(biāo)準(zhǔn)修訂計(jì)劃的通知（有色標(biāo)委2006第13號）的要求，由寶鈦集團(tuán)有限公司、寶雞鈦業(yè)股份有限公司負(fù)責(zé)修訂GB/T 29651996鈦及鈦合金棒材。按要求于2006年完成修訂任務(wù)。二、 編制過程（包括編制原則、工作分工、征求意見單位、各階段工作過程等）1、編制原則在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合近些年來鈦及鈦合金棒材的研制成果及生產(chǎn)、使用的實(shí)際情況，參考寶鈦集團(tuán)有限公司與國內(nèi)使用單位簽訂的相關(guān)的產(chǎn)品協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，并充分考慮現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)行修訂。1） 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3620.1鈦及鈦合金牌號與化學(xué)成分的修訂情況，將工業(yè)純鈦棒材的牌號相應(yīng)修訂為TA1、TA2、TA3和TA4（分別對應(yīng)ASTM標(biāo)準(zhǔn)的Gr.1、Gr.2、Gr.3和Gr.4）；并新增TC4 ELI、TA13、TA15和TA19等鈦合金牌號。2） 擴(kuò)大了棒材的尺寸范圍：最小直徑或截面厚度從8mm降為7mm；棒材的最大規(guī)格由200mm增大到230mm；退火態(tài)棒材的長度范圍擴(kuò)大為300mm3000mm。3） 依據(jù)ASTM B348-061標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)充了TA1、TA2、TA3、TA4和TC4 ELI的力學(xué)性能指標(biāo)；根據(jù)相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，確定TA13、TA15和TA19鈦合金棒材的力學(xué)性能指標(biāo)。4） 增加了所有牌號鈦棒材的規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2指標(biāo)。5） 提高了棒材的直徑或截面厚度的尺寸允許偏差要求。6） 增加了機(jī)加工棒材的表面粗糙度要求。2、分工本標(biāo)準(zhǔn)由寶鈦集團(tuán)有限公司和寶雞鈦業(yè)股份有限公司起草。3、征求意見單位本標(biāo)準(zhǔn)在中國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量質(zhì)量研究所網(wǎng)站公開征求意見。4、各階段工作計(jì)劃2005年6月2006年4月 調(diào)研；2006年5月2006年7月 提出標(biāo)準(zhǔn)草案；2006年11月 標(biāo)準(zhǔn)征求意見，形成討論稿并完成標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)審；2006年12月 完成標(biāo)準(zhǔn)送審稿。三、 調(diào)研和分析工作的情況GB/T29651996自發(fā)布實(shí)施以來，在鈦及鈦合金棒材產(chǎn)品的訂貨、生產(chǎn)和檢驗(yàn)方面發(fā)揮了重要的作用，有力地促進(jìn)了鈦及鈦合金棒材的工業(yè)應(yīng)用，并加速了其貿(mào)易的發(fā)展。但近些年來，鈦及鈦合金在各領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，新型鈦合金的研究、試制及工業(yè)化生產(chǎn)工作也取得了很大的進(jìn)展，目前TA13、TA15和TA19合金均已通過鑒定，由科研試制生產(chǎn)轉(zhuǎn)為工業(yè)批量生產(chǎn)，應(yīng)用于飛機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)，目前需求量逐年增加。近些年來的生產(chǎn)與使用情況表明，其生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，所以擬將該三種牌號納入國家標(biāo)準(zhǔn)。TC4 ELI合金由于具有良好的損傷容限，使用量也越來越大，擬參照ASTM B348 中Gr.23牌號的指標(biāo)，將該牌號也納入國家標(biāo)準(zhǔn)中。 隨著某些重點(diǎn)型號的啟動(dòng)，由一航材料院牽頭，對TC6鈦合金的熱處理制度進(jìn)行了深入的研究，研究了普通退火、等溫退火等熱處理對相應(yīng)產(chǎn)品性能的影響，得到的性能數(shù)據(jù)表明，普通退火棒材的性能良好，完全可以滿足相關(guān)產(chǎn)品的要求，現(xiàn)已修訂了型號技術(shù)條件，納入了普通退火處理。本次修訂參照了相關(guān)技術(shù)協(xié)議，增加TC6合金的普通退火熱處理及其對應(yīng)的性能指標(biāo)。四、 主要技術(shù)內(nèi)容的說明1、化學(xué)成分本標(biāo)準(zhǔn)中的化學(xué)成分仍引用GB/T3620鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分及成分允許偏差。由于GB/T3620修訂時(shí)對純鈦的4個(gè)牌號是參照美國ASTM材料標(biāo)準(zhǔn)中純鈦成分和ISO外科植入物鈦材標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整的，所以本標(biāo)準(zhǔn)中純鈦從表示方式和成分上都與ISO和ASTM標(biāo)準(zhǔn)保持一致。保證了我國鈦材更利于推向國際市場。純鈦四個(gè)牌號與ISO和ASTM標(biāo)準(zhǔn)中純鈦牌號一一對應(yīng)關(guān)系為：TA1對應(yīng)Gr.1, TA2對應(yīng)Gr.2, TA3對應(yīng)Gr.3, TA4對應(yīng)Gr.4。本標(biāo)準(zhǔn)新增的TA13、TA15 、TA19和TC4 ELI四種鈦合金，原GB/T3620.1未涉及到，但在修訂GB/T3620.1已將該牌號加入。其化學(xué)成分的范圍具體見下表規(guī)定。表1 新增四種鈦合金的化學(xué)成分 牌號主要元素雜質(zhì)元素（不小于）TiAlMoVSnCuZrFeCHONSi其他雜質(zhì)總和TA13基2.03.00.200.080.100.200.050.30TA15基5.57.00.52.00.82.51.52.50.250.100.0150.150.050.150.30TA19基5.56.51.82.21.82.23.64.40.250.050.01250.150.050.250.30TC4 ELI基5.56.53.54.50.250.080.01250.130.030.402、力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)修訂后的室溫力學(xué)性能指標(biāo)見如下表2，高溫拉伸和持久性能見表3。表2 鈦合金的室溫力學(xué)性能牌號室溫力學(xué)性能，不小于抗拉強(qiáng)度RmMPa規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2MPa斷后伸長率A斷面收縮率Z備注TA12401402430TA24002752030TA35003801830TA45804851525TA56855851540TA66855851027TA77856801025TA93702502025TA104853451825TA135404001635TA198958251025TB29808201840淬火性效性能TC26855601230TC38007001025TC48958251025TC4 ELI8307601015TC6 a9808401025TC91060910925TC1010309001225TC1110309001030TC12115010001025a TC6棒材測定普通退火狀態(tài)的性能。當(dāng)需方要求并在合同中注明時(shí)，方測定等溫退火狀態(tài)的性能。表3 鈦合金棒材的高溫力學(xué)性能牌號試驗(yàn)溫度高溫力學(xué)性能，不小于抗拉強(qiáng)度bMPa持久強(qiáng)度，MPa100h50h35hTA6350420390TA7350490440TA19480620480TC1350345325TC2350420390TC4400620570TC6400735665TC9500785590TC10400835785TC11500685640aTC12500700590a TC11鈦合金棒材持久強(qiáng)度不合格時(shí)，允許再按500的100h持久強(qiáng)度100h590MPa進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后則該批棒材的持久強(qiáng)度合格。 力學(xué)性能指標(biāo)修訂及其理由如下：1) 大量生產(chǎn)和檢驗(yàn)中的數(shù)據(jù)表明，原標(biāo)準(zhǔn)中的Rp0.2指標(biāo)完全可滿足使用要求，在生產(chǎn)過程中也可達(dá)到，指標(biāo)較為合理，故本次修訂時(shí)把原標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的力學(xué)性能選作指標(biāo)Rp0.2，規(guī)定為一項(xiàng)考核指標(biāo)。2) 由于GB/T 3620中工業(yè)純鈦的牌號及其化學(xué)成分發(fā)生了變化，因此本標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)采納了新的工業(yè)純鈦牌號，并相應(yīng)調(diào)整了棒材的力學(xué)性能指標(biāo)。本標(biāo)準(zhǔn)參照ASTM B348-051鈦及鈦合金棒材規(guī)范的性能指標(biāo)，對純鈦棒材的力學(xué)性能進(jìn)行了調(diào)整和規(guī)定。3) 新增TA13、TA15、TA19和TC4 ELI合金的力學(xué)性能。本標(biāo)準(zhǔn)參照相關(guān)協(xié)議引用了其室溫拉伸、高溫拉伸和持久性能指標(biāo)。依據(jù)ASTM B348-051標(biāo)準(zhǔn)中的對應(yīng)牌號Gr.23，增加了TC4 ELI牌號的力學(xué)性能指標(biāo)。TA13：試樣熱處理制度參照GJB3763A-2004，規(guī)定為780800，保溫0.5h2h，空冷；室溫力學(xué)性能指標(biāo)參照相關(guān)的產(chǎn)品技術(shù)條件確定。TA15：試樣熱處理制度參照GJB3763A-2004，為700850，保溫1h4h，空冷。室溫、高溫力學(xué)性能指標(biāo)依據(jù)相關(guān)技術(shù)協(xié)議，并與GJB 2218（修訂稿）中TA15鈦合金通用棒材相同。TA19：試樣熱處理制度參照GJB 2218（修訂稿），與GJB3763A-2004規(guī)定（T-1530，保溫1h2h，空冷；595，保溫8h，空冷）基本一致。室溫和高溫力學(xué)性能指標(biāo)與相關(guān)協(xié)議及GJB 2218（修訂稿）中的指標(biāo)相同。TC4 ELI：性能與ASTM B348-051鈦及鈦合金棒材規(guī)范中Gr.23的性能指標(biāo)相同。3、規(guī)格范圍及尺寸允許偏差近幾年，市場需求更寬廣，原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度已遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需求，同時(shí)各鈦材加工企業(yè)裝備水平不斷提高和完善，根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有的裝備條件和實(shí)際生產(chǎn)情況，對棒材規(guī)格范圍及尺寸允許偏差進(jìn)行了修訂。a. 擴(kuò)大了棒材的尺寸范圍最小直徑或截面厚度從8mm降為7mm；棒材的最大直徑從200mm擴(kuò)大到230mm；將退火態(tài)棒材的不定尺長度從3002000mm擴(kuò)大為3003000mm。b. 提高了棒材直徑或截面厚度的尺寸允許偏差要求調(diào)整簡化了尺寸允許偏差中的直徑或邊長的組距范圍，相應(yīng)提高了尺寸允許偏差要求，熱加工棒材尺寸允許偏差見表4，車（磨）光及冷加工棒材的尺寸允許偏差見表5。表4 熱加工棒材尺寸允許偏差 單位為毫米直徑或邊長允許偏差原組距新組距熱鍛造或擠壓棒熱軋棒8157151.0+0.6-0.5152015251.5+0.7-0.5203525402.0+1.2-0.5355040602.5+1.5-1.0508060903.0+2.0-1.080125901203.5+2.2-1.21251501201605.01502001602006.52002307.0表5 車（磨）光及冷加工棒材的尺寸允許偏差 單位為毫米原標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)直徑或邊長允許偏差直徑或邊長允許偏差8100.37150.310200.415250.420300.525400.530500.640600.650800.860900.8801001.1901201.21001201.31201601.81201601.81602002.01602002.02002302.54、表面狀況根據(jù)超聲波檢驗(yàn)對棒材表面質(zhì)量的要求和實(shí)際生產(chǎn)水平，規(guī)定了機(jī)加工棒材的表面粗糙度要求Ra值不大于3.2m。5、超聲波同時(shí)、組織檢驗(yàn)及外觀質(zhì)量方面的規(guī)定，與原標(biāo)準(zhǔn)一致。6、用于工業(yè)純鈦的牌號、化學(xué)成分改變，其室溫力學(xué)性能指標(biāo)相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，為便于進(jìn)行新、舊標(biāo)準(zhǔn)的對比，滿足用戶使用時(shí)選材需要，并保持標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)性，新增了資料性附錄B原標(biāo)準(zhǔn)中工業(yè)純鈦的牌號、化學(xué)成分及室溫力學(xué)性能。五、 驗(yàn)證試驗(yàn)的情況和結(jié)果原標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)10年的生產(chǎn)、檢驗(yàn)和用戶使用證明，其各項(xiàng)指標(biāo)基本合理。本次修訂中，調(diào)整的工業(yè)純鈦牌號和TC4 ELI鈦合金，化學(xué)成分與美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)一致，力學(xué)性能指標(biāo)參照ASTM B348-051制定，經(jīng)過多年來大批生產(chǎn)及檢驗(yàn)情況證明，各項(xiàng)指標(biāo)合理。新增TA13、TA15和TA19牌號，其各項(xiàng)指標(biāo)均是在相應(yīng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上確定，也已經(jīng)過大量的生產(chǎn)、檢驗(yàn)及用戶使用，結(jié)果表明各項(xiàng)指標(biāo)合理，完全可滿足標(biāo)準(zhǔn)及用戶使用要求。六、 與國外同類標(biāo)準(zhǔn)的對比分析國外鈦及鈦合金棒材產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)主要有：美國材料與試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTM B348-051鈦及鈦合金棒材規(guī)范， 本標(biāo)準(zhǔn)的修訂主要有三個(gè)方面，一是對原標(biāo)準(zhǔn)中純鈦的成分進(jìn)行了改進(jìn)，與國際標(biāo)準(zhǔn)和美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)的成分一致；二是增加了4個(gè)牌號并對其力學(xué)性能進(jìn)行了規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)中純鈦結(jié)構(gòu)絲材在成分范圍上與國外牌號保持一致，性能與ASTM B348兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)保持一致，屬國際先進(jìn)水平。七、 與現(xiàn)行法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系當(dāng)前我國發(fā)行的國家級鈦及鈦合金棒材標(biāo)準(zhǔn)有兩