前言

工业纯钛棒材在航空、航天、舰船、核电、医疗等高科技领域，均具有广泛的用途。由于金属晶粒越均匀、越细小，越有助于提高材料的强度和塑性等综合性能。因此大规格纯钛 棒材制备过程中的显微组织和晶粒尺寸的控制，具有十分重要的作用。传统工艺主要采用 250 横列式轧机或精锻机生产的纯钛棒材，因受设备能力及生产工艺的限制，不能实现晶粒尺寸的进一步细化。

本文主要研究通过一种新型热连轧生产线，探索优化φ73mm 纯钛棒材的热连轧生产工艺，并选取适宜的棒材成品热处理制度，获得满足技术条件 GB/T13810-2007、ISO 5832/2 中均匀且 5 级以上晶粒度评级要求的成品棒材。

1、试验

实验所采用的材料是宝钛集团生产的两次真空熔炼铸锭，又经 3150 吨锻造机锻制成 φ150mm 棒坯。然后进行一火 800℃/90min 箱型孔型粗轧轧制至□82mm，分别以 680℃/ 70min 和 800℃/70min 制度进行在加热轧制至 Φ73mm，最后分别经 650℃/90min，AC、680℃/90min，AC 热处理。通过分析轧制过程组织演变规律，获得最佳的 Φ73mm 大规格纯钛棒材的生产工艺方案。轧制方案如表 1 所示。

2、结果分析与讨论

2.1 82mm 半成品显微组织

经 8 道次粗轧后的□82mm 半成品 R 态，纯钛显微组织如图 1 所示。

经 650℃/1h、680℃/1h 热处理后82mm 半成品显微组织如图 2 所示。

通过对图 1、图 2 观察，可以看出采用 8 道次热连轧后的热态半成品边部破碎充分，晶粒细化明显，中部至心部晶粒尺寸逐渐粗化。分别经 650℃/1h 和 680℃/1h 热处理后晶粒 度评级均达到 6 级。但 680℃处理后的棒材晶粒更为粗大。

2.2 Φ73mm 成品显微组织

经 2 道次粗轧后的 Φ73mm 成品纯钛棒 R 钛显微组织如图 3 所示。

经 650℃/1h、680℃/1h 热处理后 Φ73mm 成品纯钛棒显微组织如图 4 所示。

通过对图 3、图 4 观察，可以看出采用 2 道次热连轧后的热态 Φ73mm 棒材显微组织从边部到心部均得到一定程度的破碎，但是方案二生产的棒材边部组织明显比方案一生产的 棒材更为细小，这是由于加热温度过高，材料软化更加明显，在材料变形量不是特别大的轻卡下，变形主要集中在材料的边部所致。

经过 650℃/1h 和 680℃/1h 热处理后可以看出，不同工艺下的纯钛棒材组织均发生充分的再结晶行为。但经 680℃/1h 热处理后的棒材显微组织比 650℃/1h 热处理后的棒材显 微组织更为细小，同时方案一生产的棒材心部显微组织比方案二生产的棒材心部显微组织更为细小。

3、结论

（1）一火 800℃轧制到□82mm 方，经 650℃和 680℃热处理后试样边部与基体晶粒均匀一致，晶粒度 5~6 级。

（2）二火分别采用 680℃和 800℃轧制到 Φ73mm，试样经650℃热处理后，试样边部与基体晶粒均匀一致，晶粒度均为6 级。经 680℃热处理后，两种温度轧制获得的棒材基体区晶粒大小基本一致，相差不大，分别为 6.5 级、6 级，但边部均出现一圈细小晶粒区，晶粒度可以达到 7 级。

参考文献：

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