钛及钛合金牌号和化学成分.docx

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钛及钛合金牌号和化学成分

《钛及钛合金牌号和化学成分》（2009/11/3015:

05）

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《钛及钛合金牌号和化学成分》

目前，金属钛生产的工业方法是可劳尔法，产品为海绵钛。

制取钛材传统的工艺是将海绵钛经熔铸成锭，再加工而成钛材。

按此，从采矿到制成钛材的工艺过程的主要步骤为：

　　钛矿->采矿->选矿->太精矿->富集->富钛料->氯化->粗TiCl4->精制->纯TiCl4->镁还原->海绵钛->熔铸->钛锭->加工->钛材或钛部件上述步骤中如果采矿得到的是金红石，则不必经过富集，可以直接进行氯化制取粗TiCI4。

另外，熔铸作业应属冶金工艺，但有时也归入加工工艺。

　　上述工艺过程中的加工过程是指塑性加工和铸造而言。

塑性加工方法又包括锻造、挤压、轧制、拉伸等。

它可将钛锭加工成各种尺寸的饼材、环材、板材、管材、棒材、型材等制品，也可用铸造方法制成各种形状的零件、部件。

钛和钛合金塑性加工具有变形抗力大；常温塑性差、屈服极限和强度极限比值高、回弹大、对缺口敏感、变形过程易与模具粘结、加热时又易吸咐有害气体等特点，塑性加工较钢、铜困难。

　　故钛和钛合金的加工工艺必须考虑它们的这些特点。

　　钛采用塑性加工，加土尺寸不受限制，又能够大批量生产，但成材率低，加工过程中产生大量废屑残料。

钛材生产的原则流程如图1—1。

　　针对钛塑性加工的上述缺点，近年来发展了钛的粉末冶金工艺。

钛的粉末冶金流程与普通粉末冶金相同，只是烧结必须要在真空下进行。

它适用乎生产大批量、小尺寸的零件，特别适用于生产复杂的零部件。

这种方法几乎无须再经过加工处理，成材率高，既可充分利用钛废料作原料，又可以降低生产成本，但不能生产大尺寸的钛件。

钛的粉末冶金工艺流程为:

钛粉（或钛合金粉）->筛分->混合->压制成形->烧结->辅助加工->钛制品。

　　钛材生产的原则流程

　　钛材除了纯钛外，目前世界上已经生产出近30种牌号的钛合金。

使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V，Ti-5Al—2.5Sn等

医用钛标准（2008/05/2923:

54） 

外科植入物用钛及钛合金加工材执行标准

GB/T13810—1997

1范围

本标准规定了外科植入物用钛及钛合金加工材的技术要求、试验方法、检验规则标志、包装、运输、储存。

本标准适用于制造外科植入物用的钛及钛合金板材、棒材和丝材。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方面探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB228—87金属拉伸试验方法

GB232—88金属弯曲试验方法

GB3623—83钛及钛合金丝

GB5168—85两相钛合金高、低倍组织检验方法

GB6394—86金属平均晶粒度测定方法

GB6397—86金属拉伸试验试样

GB8180—87钛及钛合金加工产品的包装、标志、运输和储存

GB/T2965—1996钛及钛合金棒材

GB/T3621—94钛及钛合金板材

GB/T4698—1996海绵钛、钛及钛合金化学分析方法

3合同内容

本标准所列材料的定货合同应包括下列内容：

3.1材料名称。

3.2材料牌号。

3.3材料状态。

3.4尺寸。

3.5重量。

3.6标准编号、年代号。

4要求

4.1产品分类

产品的牌号、状态和规格应符合表1的规定。

表1产品的牌号、状态、规格

牌号   品种   状态   规格，mm

TA0、TA1、

TA2、TA3

TC4   板   热轧（R），退火状态（M）    厚4.1～10.0

冷轧（Y），退火状态（M）   厚0.8～4.0

棒    热加工（R），退火状态（M）   直径8～7.5

TA1   丝   退火状态（M）   直径0.6～6

4.2材料

4.2.1用于制作板材,棒材和丝材的铸锭应采用真空自耗电弧炉熔炼,熔炼次数不得少于两次.

4.2.2自耗电极禁止采用钨极氩弧焊接.

4.3化学成分

产品的化学成分应符合表2的规定。

表2产品的化学成分

牌号   化学成分，%

TA1   Ti

基   Al

—   V

—   Fe

0.15   O

0.15   C

0.10   N

0.03   H

0.010   单个

0.1   总和

0.4

TA1   基   —   —   0.25   0.20   0.10   0.03   0.010   0.1   0.4

TA2   基   —   —   0.30   0.25   0.10   0.05   0.010   0.1   0.4

TA3   基   —   —   0.40   0.30   0.10   0.05   0.010   0.1   0.4

TA4   基   5.5~6.76   3.5~4.5   0.30   0.20   0.08   0.05   0.010   0.1   0.4

注：

1其他元素一般包括：

Al、Sn、Mo、Cr、Mn、Zr、Ni、Cu、Si、Y（该牌号中含有的合金元素应除去）。

2产品出厂时不检验其他元素，用户要求并在合同中注明时方可检验。

4.4尺寸及允许偏差

棒材、板材和丝材的尺寸及其允许偏差应分别符合GB/T2965、GB/T3621和GB3623的规定。

4.5力学性能和工艺性能

4.5.1产品的力学性能和工艺性能应在经热处理后的试样坯上测试。

试样推荐的热处理制度如表3所示。

供方可对热处理制度进行适当的调整。

表3推荐的热处理制度

牌号   推荐的热处理制度

棒   板

TA0   650℃～700℃，保温1h，空冷   500℃～650℃，保温，0.5h～1h,空冷

TA1   650℃～700℃，保温1h，空冷   550℃～650℃，保温，0.5h～1h,空冷

TA2   650℃～700℃，保温1h，空冷   550℃～650℃，保温，0.5h～1h,空冷

TA3   650℃～700℃，保温1h，空冷   550℃～650℃，保温，0.5h～1h,空冷

TC4   700℃～800℃，保温l～2h，空冷   700℃～880℃，保温，0.5h～2h,空冷

4.5.2板材的室温力学性能和工艺性能应符合表4的规定。

（略）

4.5.3棒材的室温力学性能应符合表5的规定。

表5棒材的室温力学性能

牌号   规格

mm   抗拉强度﹠b

MPa   规定残余伸长应力﹠r0.2

MPa   伸长率﹠5

%   断面收缩率φ

不小于

TA0   8～75   280   170   24   30

TA1   8～75   370   250   20   30

TA2   8～75   440   320   18   30

TA3   8～75   540   410   15   25

TC4   8～50   895   825   10   25

>50～75   895   825   10   20

4.5.4丝材的力学性能报实测数据。

4.6金相组织

4.6.1棒材的横向低倍上，不允许有裂纹、气孔、金属或非金属夹杂物及其他肉眼可见的缺陷。

4.6.2纯钛产品的横向平均晶粒度不低GB6394中的5级。

4.6.3TC4钛合金产品的横向显微组织按附录A《TC4的钛合金金相组织分类评级图》评定，其组织类型应符合

A1—A9。

4.7表面质量

4.7.1板材、棒材和丝材表面质量的一般要求分别按GB/T3621、GB/T2965和GB3623中的有关规定执行。

需方对表面质量有特殊要求时，应经供需双方协商，并在合同中注明。

5试验方法

5.1化学成分仲裁分析方法

产品的化学成分仲裁分析方法按GB4698的规定执行。

5.2尺寸的测量方法

产品的尺寸应使用相应精度的量具进行测量。

5.3室温拉伸试验按GB228中的规定进行，试样尺寸按如下规定。

a）厚度不大于4mm的板材，其拉伸试样应符合GB6397中的P1或P2的规定；厚度大于4mm的板材，其拉伸试样应符合GB6397中的R7或R8的规定。

b）棒、丝材的拉伸试样应符合GB6397中的R7、R8、R17一种的规定。

5.3.1弯曲试验按GB232的规定进行。

采用15mm宽的试样，弯曲直径为板材的名义厚度的3倍。

5.4金相组织检验

金相组织检验参照GB5168的规定方法进行。

5.5表面质量的检查

产品的表面质量用肉眼进行检查。

6检验规则

6.1检查和验收

6.1.1产品应由供方技术监督部门检验,保证产品质量符合本标准规定,并填写质量证明书。

6.1.2需方对收到的产品应按本标准的规定进行检验，如检验结果与本标准规定不符时，应在收到产品之日起三个月内向供方提出，由供需双方协商解决。

6.2组批

产品应成批提交检验。

每批应由同一牌号、熔炼炉号、制造方法、状态、规格和热处理炉次的产品组成。

6.3检验项目

每批产品均进行化学成分、尺寸、力学性能、工艺性能（板材）、金相组织及表面质量的检验。

6.4取样位置和取样数量

6.4.1化学成分由供方在每批成品上任取一个试样进行氢含量的分析，其他成分以原铸锭的分析结果报出。

需方在成品上任取试样分析化学成分。

6.4.2力学性能和工艺性能试验，每批板材任取两张，每张按测试项目各取一个横向试样，每批棒丝材任取两根，每根按测试项目各取一个纵向试样。

6.4.3金相组织判定的取样，每批产品任取一个横向试样，试样应经退火热处理。

6.4.4产品应逐件进行尺寸测量和表面质量的检验。

6.5重复试验

在化学成分、力学性能和工艺性能的检验中，如有一个试样的试验结果不合格，应从该批产品上取双倍试样进行该不合格项目的重复试验，若重复试验的结果仍有一个试样不合格则整批报废或逐个检验，合格者重新组批验收。

7标志、包装、运输、储存

7.1产品标志

在已检验的产品上应打上（贴标签或挂标牌）如下标记：

a）牌号、规格；

b）供应状态；

c）熔炼炉号；

d）批号。

7.2包装、包装标志、运输、储存

产品的包装、包装标志、运输和储存应符合GB8180的规定。

7.3质量证明书

每批产品应有质量证明书，注明：

a）供方名称、地址；

b）产品名称；

c）牌号、状态和规格；

d）熔炼炉号、批号；

e）产品净重、件数；

f）各项分析检验的结果及技术监督部门的印记；

g）本标准编号、年代号；

h）包装日期

（注：

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