热处理工艺参数对交替变形的钛板接头组织的影响

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1、热处理工艺参数对交替变形的钛板接头组织的影响高梅1，姚泽喜1，李军2，郭鸿1（1.西北工业大学材料学院,陕西西安710072;2.西安理工大学材料成型学院，陕西西安710048）摘要：通过热处理工艺参数的变化研究了变形的纯钛板接头组织及晶粒度变化规律。实验结果表明，弯折压平交替变形后随着热处理加热温度的提高，再结晶形核率增加，在720°C下经0.5小时保温后，晶粒细化效果明显，焊缝和母材的晶粒度级差可减小到0.5级；保温时间不宜延长，否则晶粒会长大；交替变形循环次数不宜过多，热处理温度应低、保温时间应短些。关键词：纯钛焊缝；晶粒

2、细化；交替变形；热处理中图分类号：TG441.8EffectsofHeatTreatmentProcessingParametersonMicrostructureofDeformedTitaniumWeldingJointGAOMei1,YAOZexi1,LIJun2,GUOHong1(1.CollegeofMaterials,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China;2.CollegeofMaterialForming,Xi'anUniversityofTec

3、hnology,Xi'an710048,China)Abstract:Themicrostructureevolutionofpuretitaniumweldingjointduringisothermalbendingandheattreatmentwasinvestigated.Theresultsshowthat,withtheincreaseofheattreatmenttemperature,thenucleationratioofrecrystallizationraises,thegrainsizedifferen

4、cereducestoahalflevelwhenholdingtimefor0.5hat720°C;itisn’tsuitabletoincreaseholdingtime,otherwisethegrainsgrowup.Alternatebendingtimesshouldnotbetoomuch,theheattreatmenttemperatureshouldbelowerandtheholdingtimeshouldbeshorter.Keywords:puretitaniumweldedjoint;grainref

5、inement;alternatedeformation;heattreatment纯钛辊是生产电解铜箔的重要器件，目前，国内生产的无缝纯钛辊最大直径为2200mm，2700mm及其以上直径的轧辊只能依靠卷板焊接方法制造。但焊接时，焊缝与基体的组织不同，晶粒尺寸相差甚大，导致电解铜箔在焊缝处出现与基体处不一致的颜色，即存在色差，极大地影响了铜箔的品质[1-2]。众所周知，熔焊后，焊缝处为凝固组织，晶粒粗大，且疏松、空洞、裂纹等冶金缺陷不可避免，单靠热处理是难以改变组织的。为了减小焊缝和母材的晶粒度级差，本文采用通过对纯钛焊缝进行

6、变形并优化热处理工艺参数的工艺路线，细化焊缝晶粒度，减少缺陷，并最大程度上减小焊缝与基体的晶粒度差别，从而达到消除电解铜箔色差的目的。1试验材料与方法为避免变形过程中堆焊部位开裂，堆焊后进行600°C/1h去应力退火，弯折与压平变形分别在专用模具上进行，变形设备采用6300kN可控应变液压机，型号为THP10-630A，变形速度均采用0.6mm/s，变形过程中模具温度保持为450°C，在变形温度下，先在平模上将堆焊到一定高度的部位压平至10mm，然后在弯曲模中弯折焊缝，压平（计为1次变形），再次反方向弯折焊缝，压平（计为2次变形

7、）[3]的交替变形。变形试样按表1执行热处理[4]；最后在焊缝和基体上取样进行金相观察并按截线法测评晶粒度，显示金相组织所用腐蚀剂为10%HF+30%H2O2+60%H2O。表1焊接变形试样的热处理方案Tab.1Heattreatmentscheme热处理温度/°C时间/h6800.51.02.07200.51.02.08200.51.0-2试验结果及讨论2.1未经热处理的焊缝组织经2次弯折与压平变形后未热处理的焊缝处显微组织见图1。可以看出，未经热处理时α晶粒多呈不规则状，由经变形后破碎的大晶粒和变形过程中再结晶后的小晶粒组成

8、，晶粒大小不均匀。图1经2次弯折与压平变形后未热处理的焊缝处显微组织Fig.1Metallographsofweldingseamaftertwicebendingbeforeheattreatment2.2热处理对经过2次弯折变形后钛板焊缝显微组织的影响钛板堆