PDF《CT20 钛合金管材的冷弯成型》

微观组织和断口观察分别在 OLYMPUS PMG3 光学显微镜和 JSM5800 扫描电镜上进行. 采用数码相 机对冷弯管材进行实物拍照.采用线切割法沿弯曲中 性面剖分弯管后用精密测量器具测量管材的外径和壁 厚尺寸.

2 实验结果 2.1 管材的退火及表面处理 冷轧管材经再结晶温度退火后,伴随着再结晶的 过程,α组织完全等轴化(见图 1(a)),平均晶粒度大小 图1CT20 管材经不同热处理后的显微组织 Fig.1 Microstructures of CT20 alloy tube after different heat treatments: (a) Annealing at recrystallization temperature;

(b) Annealing in β region 约为

10 ?m. 相变点以上退火后, 为片状组织(图1(b)), 可看到原始的β晶界,原始β晶粒尺寸超过

250 ?m, 晶 粒内析出的片状次生α平均长约

100 ?m, 厚约

10 ?m. 管材不同退火组织在

300 K 时的力学性能见表 1. 具有片状组织管材的强度明显比等轴组织的低,而伸 长率也比等轴组织的管材低 30%. 表1具有不同组织 CT20 合金在

300 K 时的拉伸性能 Table

1 Tensile properties of CT20 with different microstructures at

300 K 组织类型 σb/MPa σ0.2/MPa δ/% 等轴

667 605 25.0 片状

625 525 17.5 采用酸洗、喷砂+酸洗、抛光+酸洗等方式处理的 管材外表面粗糙度分别为 1.

5、1.

6、1.5 ?m.肉眼观 察不同方式处理的管材表面具有不同的光泽,但表面 粗糙度差别很小. 2.2 管材的冷弯成型 为了调整弯管机的弯曲工艺参数,取2件等轴组 织的试弯件进行试弯,芯棒直径为 d 31.6 mm 时试弯 件出现弯曲内侧起皱,更换直径为 d 31.8 mm 的芯棒 后弯曲件成型良好. 不同原始状态 CT20 直管冷弯试验结果见表 2. 可 以看出:具有等轴组织

3 种表面处理的管材冷弯成型 良好,而具有片状组织

3 种表面处理的管材均不能弯 制出质量良好的弯管. 冷弯管的最大变形区外侧壁厚减薄率和变形截面 畸变率可由下列公式计算. 表2d35 mm*1.5 mm 直管冷弯实验 Table

2 Cold bending experiment of d

35 mm * 1.5 mm straight tube 显微组织 表面处理 弯曲结果 等轴 酸洗 成型良好 抛光+酸洗 成型良好 喷砂+酸洗 成型良好 片状 酸洗 弯到 23?时断裂 抛光+酸洗 可成型, 变形表面出现橘皮状 褶皱和微裂纹 喷砂+酸洗 弯到 60?时断裂 注:弯曲半径 R=70 mm,弯曲角θ=120? 外侧壁厚减薄率(y): 第20 卷专辑

1 刘伟,等:CT20 钛合金管材的冷弯成型 s745 y=(t?t0)/t0 (1) 式中:t 为弯管最大变形区外侧壁厚;

t0 为直管壁厚. 变形截面畸变椭圆度(x): x=(Dmax?Dmin)/D0 (2) 式中:Dmax 和Dmin 分别为弯管的最大和最小直径;

D0 为直管的直径. 通过测量和计算,管材外侧壁厚减薄率在 10%以内,变形截面畸变率在 3%以内. 2.3 弯管变形区的微观组织与断口形貌 图2(a)和(b)所示分别为等轴组织管材变形内侧受 压区、外侧受拉区金相组织;

图2(c)和(d)所示分别为 片状组织观察变形内侧受压区、 外侧受拉区金相组织. 可看到:无论等轴还是片状组织,管材内侧和外侧组 织变形程度都不太明显,与原始组织的差别不大. 图3(a)和(b)所示为等轴组织管材拉伸断口的 SEM 像;

图3(c)和(d)所示为片状组织拉伸断口的 SEM 像.从拉伸断口可以看出,片状比等轴组织的宏观断 口起伏更大,且纤维状撕裂的痕迹更加显著(见图 3(a) 和(c)). 由对应的放射区形貌可知, 合金为等轴组织时 韧窝大小、分布较均匀(见图 3(b)),为典型的韧性断 裂特征,片状组织的韧窝变深,尺寸变大,出现了较 大的撕裂脊和准解理面(见图 3(d)),表现出明显的解 理断裂特征. 2.4 数控弯管的过程 数控弯管机的结构如图