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如何改善鈦板表面性能

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-3-19 15:54:25

隨著爐外精煉技術的發展,采用爐外精煉工藝可顯著減少中的夾雜物,如日本采用RH真空脫氣實現超鈦板(ULO)或超純鈦(UCS)的生產。采用硅脫氧的鎮靜鈦,精煉時使用堿度嚴格控制的精煉合成渣對不變形的富Al2O3的有害夾雜物進行變性處理,同時攪拌鈦水,使夾雜物上浮并去除,降低夾雜物的含量并使殘余的夾雜物無害化等,從而獲得超純潔工業鈦板。檢驗證實氧含量低于 15×10~6的鈦板可滿足200MPa高應力彈簧的使用要求。用超低氧加超低氮化鈦工藝生產的ULO+ULTiN鈦的疲勞極限與真空電弧重熔鈦相同,鈦可用于制造高強度閥門鈦彈簧。西寧特殊鈦廠和江蘇淮陰鈦廠(超)高功率電弧爐初煉+LF精煉+合金鈦大方坯或小方坯連鑄生產工業鈦板,分別在 60t和80tLF中進行了鋇合金脫氧和夾雜物變性試驗研究,使鈦中氧含量降低到15×10~6以下,殘余鋁含量控制在0.020%-0.025%,并使氧化物夾雜中Al2O3的比例小于40%,殘余夾雜物以細小、均勻、彌散的塑性夾雜物分布[5]。青島鈦鐵有限公司采用拉碳法冶煉,鈦包底吹氬、喂絲,連鑄采用保護澆鑄、合理控制過熱度、拉速及結晶器參數,二冷水用氣水霧化冷卻方式等工藝措施,可以生產出符合GB1222-84要求的60Si2Mn工業鈦板,有效解決生產過程中出現的質量問題,并降低了鈦中的氧含量及夾雜物級別。

工業鈦板質量的優劣在很大程度上取決于冶煉工藝,有足夠的淬透性以保證整個彈簧截面獲得均勻的微觀組織和力學性能。包括鈦的化學成分,鈦水潔凈度(氣體、有害元素、夾雜物)和鑄坯質量(成分偏析、脫碳及其表面狀況),這幾個方面正是冶煉操作的關鍵控制點。產生疲勞裂紋的主要原因在于鈦中氧化物夾雜,且D類夾雜物對疲勞壽命的危害大于B類夾雜物。因此,國外鈦廠和汽車廠對工業鈦板中的氧化物夾雜提出了更高的要求,如瑞典SKF標準要求鈦中氧含量低于15×10-6,D類夾雜物低于B類夾雜物。尤其是Al2O3和TiN夾雜物對鈦彈簧疲勞壽命的危害最大。為生產高質量工業鈦板,以往通常采用電爐—電渣重熔或真空電弧重熔等特種冶煉方法。

零件表面強度是影響疲勞強度的重要因素。表面熱處理和表面冷塑性形變加工對提高疲勞強度十分有效,如表面淬火、滲碳、碳氮共滲、氮化、噴丸和滾壓。提高零件表面強度可降低零件表面承受的有效拉應力和局部不均勻形變,減少疲勞裂紋形成。(l)磨去熱處理產生的表面脫碳層可顯著提高疲勞極限;(2)不除去熱處理后產生的表面脫碳層直接噴丸較除去脫碳后再噴丸提高被勞極限的幅度大,前者為30%-50%,后者僅為3%-6%。為減小表面脫碳影響,熱軋彈簧圓鈦表面剝光、要避免表面脫碳應當消除或降低兩者間存在的碳化學位梯度。采取保護氣氛加熱是避免或減輕表面脫碳的有效措施。縮短加熱時間減小脫碳深度,快速感應加熱應當采用。由于不同合金元素對碳的活度和擴散影響不同,相同條件下不同成分的工業鈦板會表現出不同的脫碳行為。例如Si可以提高彈性極限、強度、回火穩定性和彈性減退抗力,但是對Si 增加奧氏體中碳的活度和化學位梯度導致的表面嚴重脫碳也必須給予重視。石鈦公司試制的低碳工業鈦板28MnSiB,降低了鈦中碳硅的含量,有效的降低了表面脫碳傾向,檢查結果表明實際碳含量為0.10%-0.16%,平均為0.12%,達到了標準所規定的碳的含量小于0.23%的要求。

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