發(fā)布日期：2024-11-9 21:29:23
引言
GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》[1]在我國鈦工業(yè)的發(fā)展進程中起到了基礎(chǔ)的推動作用，為化學(xué)工業(yè)、航空航天、火力、海水淡化、體育休閑用品、生活用品、船舶領(lǐng)域提供了大批量的鈦及鈦合金棒材。隨著科技工業(yè)的進步，工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的提升，鈦及鈦合金棒材、棒坯逐步向大規(guī)格方向發(fā)展，原有的尺寸規(guī)格已無法滿足現(xiàn)有的產(chǎn)品需求，不同牌號的鈦及鈦合金棒材得到大力推廣，但目前仍無可執(zhí)行的國家標(biāo)準，現(xiàn)階段GB/T2965-2007急需修訂相關(guān)技術(shù)條款，以適應(yīng)工業(yè)的發(fā)展；同時隨著GB/T3620.1-2016《鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分》[2]的頒布實施，鈦及鈦合金牌號也做了相應(yīng)變化，也促使GB/T2965-2007急需修訂，從而完善我國鈦及鈦合金標(biāo)準體系，為持續(xù)提高軍民標(biāo)準通用化進程打好基礎(chǔ)。目前，新版標(biāo)準GB/T2965-2023《鈦及鈦合金棒材》[3]已于2023年9月7日發(fā)布，2024年4月1日起正式實施。
本標(biāo)準發(fā)布實施后，將進一步優(yōu)化鈦及鈦合金加工產(chǎn)品國家標(biāo)準體系，使我國一般工業(yè)用鈦及鈦合金棒材質(zhì)量達到甚至領(lǐng)先國際棒材水平，提高我國鈦及鈦合金棒材的市場適配度，以及國際市場的競爭力，為國內(nèi)鈦及鈦合金棒材的訂貨、生產(chǎn)和檢驗提供更優(yōu)的選擇和指導(dǎo)。鑒于此，為方便國家標(biāo)準的使用和推廣，筆者主要介紹了鈦及鈦合金棒材國家標(biāo)準的制修訂過程，技術(shù)指標(biāo)確定的依據(jù)，為標(biāo)準的使用者提供一個較為清晰、明確的解讀。
1、GB/T2965標(biāo)準的演變
YB766-1970《鈦及鈦合金棒材》[4]首次發(fā)布于1970年，是我國第一項鈦及鈦合金棒材標(biāo)準。標(biāo)準由較為常用的TA1、TA2、TA3、TA5、TA6、TA7、TA8、TB1、TB2、TC1、TC2、TC4、TC5、TC6、TC7、TC8、TC9和TC10共18個鈦及鈦合金牌號組成，主要涉及熱鍛、熱軋和熱擠壓三種工藝生產(chǎn)的鈦及鈦合金棒材，熱鍛棒材直徑范圍為15～200mm，其中方棒邊長范圍為25～100mm；擠壓棒直徑或邊長范圍為8～30mm；軋棒直徑范圍為8～80mm。其技術(shù)要求覆蓋了相應(yīng)牌號棒材的化學(xué)成分、外形尺寸及其允許偏差、拉伸性能、表面質(zhì)量和低倍組織。因國家標(biāo)準化管理機構(gòu)發(fā)生變更，1982年對冶標(biāo)YB766-1970《鈦及鈦合金棒材》開始了首次修訂，修訂后的國家標(biāo)準GB2965-1982《鈦及鈦合金棒材》[5]為強制性國家標(biāo)準，主要擴大了產(chǎn)品規(guī)格范圍；增加了棒材的冶煉方式；增加了附錄A棒材的熱處理規(guī)范；增加了顯微組織和超聲檢測可由供需雙方協(xié)商的技術(shù)要求。同時，明確羅列各牌號鈦及鈦合金化學(xué)成分，便于標(biāo)準的使用和查閱。
GB2965-1987《鈦及鈦合金棒材》[6]在1982版的基礎(chǔ)上增加了新研制并成熟應(yīng)用的TC11鈦合金，刪除了使用率較低的TB1、TC5、TC8三種鈦合金；考慮到材料的熔煉方式無法在產(chǎn)品檢驗時進行驗證，刪除了材料的熔煉方式；增加了室溫力學(xué)性能中屈服強度σ0.2的技術(shù)要求，為后續(xù)該指標(biāo)的確定打下基礎(chǔ)。同時，從本次修訂開始，產(chǎn)品的試驗方法基本以國家標(biāo)準為主，這也標(biāo)志著我國鈦及鈦合金材料檢驗國家方法標(biāo)準體系基本完善。
GB/T2965-1996《鈦及鈦合金棒材》[7]再次將標(biāo)準修訂為推薦性國家標(biāo)準。隨著鈦及鈦合金國家標(biāo)準體系的完善以及各標(biāo)準之間分類細化，本次修訂最核心的理念是將標(biāo)準定義為一般工業(yè)用鈦及鈦合金棒材，刪除了之前標(biāo)準中對材料沖擊韌性、布氏硬度等特殊要求，將主要的技術(shù)指標(biāo)集中于材料最基礎(chǔ)的室溫和高溫拉伸性能的考核。與此同時，增加了牌號TA0、TA9、TA10、TC12及其技術(shù)要求，刪除牌號TC7。
GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》修訂了力學(xué)性能要求所對應(yīng)的棒材橫截面積和截面厚度的規(guī)定；擴大了棒材的尺寸范圍：最小直徑或截面厚度從8mm變?yōu)椋?mm，棒材的最大直徑從200mm擴大到230mm，退火態(tài)棒材的長度范圍擴大為300～3000mm；根據(jù)GB/T3620.1中工業(yè)純鈦牌號及其化學(xué)成分的修訂情況，將工業(yè)純鈦的牌號相應(yīng)修改為TA1、TA2、TA3、TA4；增加了TA13、TA15、TA19、TC4ELI等鈦合金牌號及其技術(shù)要求；提高了棒材直徑或截面厚度的尺寸允許偏差要求。近年來，在鈦及鈦合金棒材的研制應(yīng)用中，不僅實現(xiàn)了新型鈦合金棒材的批量化生產(chǎn)和應(yīng)用，并將其產(chǎn)品范圍進行了大幅度的擴展，對其尺寸允許偏差、力學(xué)性能、取樣規(guī)定等技術(shù)要求進行了較大的改變，產(chǎn)品實物的技術(shù)要求也達到了國外先進技術(shù)標(biāo)準水平。因此，修訂國家標(biāo)準GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》的時機已成熟。
2、GB/T2965-2023標(biāo)準解析
GB/T2965-2023與GB/T2965-2007相比，整體要求上進行了大范圍的改動，淘汰了擠壓和拉拔工藝，僅保留鍛造和軋制兩種工藝生產(chǎn)的棒材技術(shù)要求；增加了TA1G、TA2G、TA3G、TA4G、TA18、TB6、TC17、TC18、TC21、TC25等鈦及鈦合金牌號及其技術(shù)要求，標(biāo)準主要修訂點包含：術(shù)語和定義、產(chǎn)品分類、外形尺寸及其允許偏差、熱處理制度、力學(xué)性能、試驗方法、取樣規(guī)定、檢驗結(jié)果的判定等相關(guān)內(nèi)容。
2.1術(shù)語和定義
隨著國家標(biāo)準GB/T6611[8]、GB/T34647[9]、GB/T38982[10]的相繼發(fā)布實施，為了增加國家標(biāo)準行業(yè)用語的一致性，增加了術(shù)語和定義，引用上述標(biāo)準中如鈦合金、普通退火、等溫退火、直徑、長度、平直度、切斜度等術(shù)語和定義。
2.2產(chǎn)品分類
鑒于型號使用要求，對GB/T3620.1-2016進行修訂，以保證相關(guān)鈦及鈦合金牌號與早期項目研制牌號技術(shù)要求保持一致。GB/T2965-2023的修訂增加了主要應(yīng)用于緊固件、化工領(lǐng)域中結(jié)構(gòu)件用軸、桿等仍在使用，GB/T2965-1994中TA1、TA2、TA3純鈦牌號及其技術(shù)要求；增加了有望大力推廣，部分產(chǎn)品已成熟應(yīng)用于民用市場的新型鈦及鈦合金棒材牌號TA1G、TA2G、TA3G、TA4G、TA18、TB6、TC17、TC18、TC21、TC25及其技術(shù)要求。同時，本次修訂將產(chǎn)品規(guī)格從“＞7～230mm”修改為“7～100mm”，看似規(guī)格縮小，實際上主要基于以下2個方面的考慮。
a)國家標(biāo)準GB/T32185-2015《鈦合金大規(guī)格棒材》[11]中產(chǎn)品規(guī)格為“100～300mm”，GB/T2965修訂后，將與該標(biāo)準在規(guī)格銜接上協(xié)調(diào)一致，方便用戶按不同規(guī)格產(chǎn)品訂貨時進行選擇。
b)原標(biāo)準GB/T2965-2007中3.3.2條為“棒材橫截面積不大于64.5cm2且矩形棒的截面厚度不大于76mm時，其縱向室溫力學(xué)性能應(yīng)符合表2的規(guī)定”，修訂后為“棒材的直徑或截面厚度不大于100mm時，其室溫力學(xué)性能應(yīng)符合表3的規(guī)定”，從而與實際檢測棒材性能的產(chǎn)品規(guī)格范圍保持一致，避免標(biāo)準在使用過程中產(chǎn)生異議，故本次修訂實際上擴大了棒材檢測室溫力學(xué)性能的規(guī)格范圍。同時，將退火態(tài)產(chǎn)品的長度范圍從“300～3000mm”擴大到“300～5000mm”。
2.3外形尺寸及其允許偏差
按照需方市場對于棒材精度的高標(biāo)準、嚴要求，配合上原材料生產(chǎn)商設(shè)備能力和工藝技術(shù)水平的不斷提升。寶鈦主導(dǎo)制定了適用于現(xiàn)階段對棒材外形尺寸及其允許偏差等技術(shù)要求不同需求的國家標(biāo)準GB/T39799-2021《鈦及鈦合金棒材和棒材尺寸、外形、重量及允許偏差》[12]，本次修訂對棒材外形尺寸及其允許偏差的技術(shù)要求進行直接引用，其中包括直徑允許偏差，定尺及倍尺長度允許偏差、切斜度和平直度等外形尺寸及其允許偏差的相關(guān)規(guī)定。近年來，隨著需方對產(chǎn)品超聲檢測、尺寸精度、外觀質(zhì)量等技術(shù)要求的不斷加嚴，現(xiàn)各原材料生產(chǎn)廠家很少接到以黑皮狀態(tài)供貨的合同，本次修訂將黑皮交貨的供貨狀態(tài)刪除。同時，在滿足現(xiàn)有生產(chǎn)方式、加工精度的前提下，刪除了擠壓和拉拔的相關(guān)技術(shù)要求。
2.4熱處理制度
將資料性附錄A納入文件正文，作為推薦性熱處理制度進行規(guī)定，便于標(biāo)準使用者的查詢和使用，并對本次新增和修改的鈦及鈦合金牌號的推薦熱處理制度進行規(guī)定，具體依據(jù)如下：
a)標(biāo)準新增了GB/T2965-1996中TA1、TA2、TA3三個純鈦牌號，其熱處理制度仍按GB/T2965-1996的規(guī)定執(zhí)行。
b)基于軍民融合政策，為使國家標(biāo)準的適用性更強，適用范圍更廣，對比GJB2218A-2018《航空用鈦及鈦合金棒材和鍛坯規(guī)范》[13]中TA13的推薦熱處理制度，GB/T2965-2007中規(guī)定的范圍卻更小，不利于生產(chǎn)應(yīng)用，本次修訂依據(jù)GJB2218A-2018的規(guī)定對TA13的推薦熱處理制度進行調(diào)整。
c)為后期國家標(biāo)準“簡標(biāo)行動”落實落地，以及標(biāo)準融合的順利進行，新增了TA18、TB6、TC21、TC25鈦合金牌號，其熱處理制度依據(jù)GB/T32185-2015中的規(guī)定執(zhí)行。
d)鑒于TC17、TC18鈦合金在重要領(lǐng)域應(yīng)用日漸成熟，為加速鈦合金推廣和應(yīng)用，本次修訂增加TC17、TC18兩種鈦合金，其推薦的熱處理制度主要參照相應(yīng)型號標(biāo)準的規(guī)定執(zhí)行。
2.5力學(xué)性能
本次修訂涉及的產(chǎn)品力學(xué)性能主要包括新增鈦及鈦合金牌號力學(xué)性能的確定，以及原標(biāo)準中相關(guān)牌號技術(shù)指標(biāo)的調(diào)整。本次修訂恢復(fù)了GB/T2965-1996中TA1、TA2、TA3三種純鈦牌號，力學(xué)性能按其規(guī)定執(zhí)行。
TA18、TB6、TC17、TC18、TC21和TC25鈦合金的力學(xué)性能的技術(shù)指標(biāo)主要依據(jù)相應(yīng)型號標(biāo)準和供需雙方簽訂的技術(shù)協(xié)議確定。
GB/T2965-2007中TA5的室溫拉伸性能要求過嚴，斷后生產(chǎn)率和斷面收縮率無法穩(wěn)定達到考核指標(biāo)，考慮到TA5棒材主要應(yīng)用于艦船領(lǐng)域，在查閱大量數(shù)據(jù)和標(biāo)準后，依據(jù)《中國材料工程大典》[14]、GB/T2965-2007及供需雙方簽訂的技術(shù)協(xié)議對TA5棒材的斷后生產(chǎn)率和斷面收縮率進行調(diào)整。新增鈦及鈦合金牌號的室溫拉伸性能見表1，新增鈦合金高溫力學(xué)性能見表2。
2.6試驗方法
YS/T1262-2018[15]是利用ICP-OES法測定海綿鈦、鈦及鈦合金中化學(xué)元素的方法標(biāo)準，其優(yōu)點是可同時進行多元素含量的測定，更符合檢測人員的實際操作，顯著提高工作效率，但缺點在于無法對氣體元素
進行測定，本次修訂在保證化學(xué)成分檢測合理的情況下，統(tǒng)一檢驗方法，故增加YS/T1262-2018以規(guī)范、統(tǒng)一檢測方法，以彌補標(biāo)準只用GB/T4698[16]分析化學(xué)成分所帶來的實際檢測方法執(zhí)行不一致，檢測效率低的問題。
國家標(biāo)準GB/T228[17]和GB/T4338[18]已完成修訂，分別被GB/T228.1[19]和GB/T228.2[20]代替，經(jīng)核實，新版標(biāo)準技術(shù)要求可完全覆蓋舊版要求。因此，將相應(yīng)拉伸方法進行修訂。國家標(biāo)準GB/T23605-2020《鈦合金β轉(zhuǎn)變溫度測定方法》[21]已于2021年正式發(fā)布實施，完全可以滿足β轉(zhuǎn)變溫度的測定要求，如需方確需其他方法進行β轉(zhuǎn)變溫度的檢查驗收，可在訂貨單中進行規(guī)定。因此，本次修訂將β轉(zhuǎn)變溫度試驗方法由“β轉(zhuǎn)變溫度用金相淬火法或其他方法測定”修改為“產(chǎn)品的β轉(zhuǎn)變溫度按GB/T23605的規(guī)定進行”。
2.7取樣規(guī)定
結(jié)合生產(chǎn)實際，參照國際先進標(biāo)準的取樣要求，細化產(chǎn)品取樣規(guī)定。GB/T2965-2007中只對產(chǎn)品的取樣方向（縱向）進行了規(guī)定，并未對產(chǎn)品取樣的具體位置進行詳細規(guī)定，實際取樣位置均依靠經(jīng)驗或行業(yè)默認的方式進行，存在因人員差異等因素的不確定性。本次修訂，著重對力學(xué)性能和顯微組織的取樣位置進行了明確規(guī)定。依據(jù)鈦行業(yè)中相關(guān)型號標(biāo)準以及國際先進標(biāo)準中對取樣位置的推薦要求，將本次標(biāo)準的取樣位置確定為當(dāng)直徑或截面厚度不大于38mm時，在棒材中心或1/2截面厚度處取縱向；當(dāng)直徑或截面厚度大于38mm時，在棒材D/4或1/4截面厚度處取縱向。同時，增加了產(chǎn)品取樣的其他要求按GB/T23604-2009《鈦及鈦合金產(chǎn)品力學(xué)性能試驗取樣方法》[22]的規(guī)定執(zhí)行的要求。從而統(tǒng)一試樣在制備過程中的具體要求，保證生產(chǎn)檢驗和用戶復(fù)驗試樣狀態(tài)的一致性，增強試驗結(jié)果的一致性。
2.8檢驗結(jié)果的判定
加嚴控制低倍組織和顯微組織檢驗結(jié)果的判定，與近期換版修訂的其他鈦及鈦合金加工材國家標(biāo)準保持一致，不允許當(dāng)判定結(jié)果不合格時，逐根檢驗，合格者交貨的要求，統(tǒng)一修改為：“當(dāng)?shù)捅督M織、顯微組織檢驗結(jié)果不合格時，判定該批產(chǎn)品不合格。”
2.9附錄B
本次修訂刪除了資料性附錄B，但具體內(nèi)容均已納入文件正文。原附錄B中牌號及其化學(xué)成分符合GB/T3620.1的規(guī)定；工業(yè)純鈦的室溫力學(xué)性能符合GB/T2965-2023中表2的規(guī)定。
3、結(jié)語
GB/T2965-2023《鈦及鈦合金棒材》的修訂是以國際先進標(biāo)準為標(biāo)桿，加強了原材料標(biāo)準體系化建設(shè)，完善了“十四五”原材料標(biāo)準體系，建立了覆蓋產(chǎn)品全生命周期、上下游協(xié)同的標(biāo)準體系，促進資源節(jié)約和材料合理應(yīng)用。
GB/T2965-2023經(jīng)6次研制修訂，其中涉及的鈦及鈦合金牌號覆蓋面更廣，規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)更合理，將為國家標(biāo)準“簡標(biāo)行動”的提前部署，后期標(biāo)準的融合打好基礎(chǔ)。最后，GB/T2965-2023的發(fā)布實施將有利于一般工業(yè)用鈦及鈦合金棒材的推廣應(yīng)用，保證國家標(biāo)準中相關(guān)技術(shù)要求的一致性、協(xié)調(diào)性，優(yōu)化了鈦及鈦合金加工材產(chǎn)品國家標(biāo)準體系，解決了舊版標(biāo)準在使用期間發(fā)現(xiàn)的各類問題，對我國鈦及鈦合金棒材的質(zhì)量提升必將起到顯著作用。
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