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的推動作用，為化學工業(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)生產設備的提升，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)行的國家標準，現(xiàn)階段GB/T2965-2007急需修訂相關技術條款，以適應工業(yè)的發(fā)展；同時隨著GB/T3620.1-2016《鈦及鈦合金牌號和化學成分》[2]的頒布實施，鈦及鈦合金牌號也做了相應變化，也促使GB/T2965-2007急需修訂，從而完善我國鈦及鈦合金標準體系，為持續(xù)提高軍民標準通用化進程打好基礎。目前，新版標準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。
本標準發(fā)布實施后，將進一步優(yōu)化鈦及鈦合金加工產品國家標準體系，使我國一般工業(yè)用鈦及鈦合金棒材質量達到甚至領先國際棒材水平，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，為國內鈦及鈦合金棒材的訂貨、生產和檢驗提供更優(yōu)的選擇和指導。鑒于此，為方便國家標準的使用和推廣，筆者主要介紹了鈦及鈦合金棒材國家標準的制修訂過程，技術指標確定的依據，為標準的使用者提供一個較為清晰、明確的解讀。
1、GB/T2965標準的演變
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準。標準由較為常用的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。其技術要求覆蓋了相應牌號棒材的化學成分、外形尺寸及其允許偏差、拉伸性能、表面質量和低倍組織。因國家標準化管理機構發(fā)生變更，1982年對冶標YB766-1970《鈦及鈦合金棒材》開始了首次修訂，修訂后的國家標準GB2965-1982《鈦及鈦合金棒材》[5]為強制性國家標準，主要擴大了產品規(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)商的技術要求。同時，明確羅列各牌號鈦及鈦合金化學成分，便于標準的使用和查閱。
GB2965-1987《鈦及鈦合金棒材》[6]在1982版的基礎上增加了新研制并成熟應用的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；增加了室溫力學性能中屈服強度σ0.2的技術要求，為后續(xù)該指標的確定打下基礎。同時，從本次修訂開始，產品的試驗方法基本以國家標準為主，這也標志著我國鈦及鈦合金材料檢驗國家方法標準體系基本完善。
GB/T2965-1996《鈦及鈦合金棒材》[7]再次將標準修訂為推薦性國家標準。隨著鈦及鈦合金國家標準體系的完善以及各標準之間分類細化，本次修訂最核心的理念是將標準定義為一般工業(yè)用鈦及鈦合金棒材，刪除了之前標準中對材料沖擊韌性、布氏硬度等特殊要求，將主要的技術指標集中于材料最基礎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及其技術要求，刪除牌號TC7。
GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》修訂了力學性能要求所對應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GB/T3620.1中工業(yè)純鈦牌號及其化學成分的修訂情況，將工業(yè)純鈦的牌號相應修改為TA1、TA2、TA3、TA4；增加了TA13、TA15、TA19、TC4ELI等鈦合金牌號及其技術要求；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用中，不僅實現(xiàn)了新型鈦合金棒材的批量化生產和應用，并將其產品范圍進行了大幅度的擴展，對其尺寸允許偏差、力學性能、取樣規(guī)定等技術要求進行了較大的改變，產品實物的技術要求也達到了國外先進技術標準水平。因此，修訂國家標準GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》的時機已成熟。
2、GB/T2965-2023標準解析
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的棒材技術要求；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要求，標準主要修訂點包含：術語和定義、產品分類、外形尺寸及其允許偏差、熱處理制度、力學性能、試驗方法、取樣規(guī)定、檢驗結果的判定等相關內容。
2.1術語和定義
隨著國家標準GB/T6611[8]、GB/T34647[9]、GB/T38982[10]的相繼發(fā)布實施，為了增加國家標準行業(yè)用語的一致性，增加了術語和定義，引用上述標準中如鈦合金、普通退火、等溫退火、直徑、長度、平直度、切斜度等術語和定義。
2.2產品分類
鑒于型號使用要求，對GB/T3620.1-2016進行修訂，以保證相關鈦及鈦合金牌號與早期項目研制牌號技術要求保持一致。GB/T2965-2023的修訂增加了主要應用于緊固件、化工領域中結構件用軸、桿等仍在使用，GB/T2965-1994中TA1、TA2、TA3純鈦牌號及其技術要求；增加了有望大力推廣，部分產品已成熟應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及其技術要求。同時，本次修訂將產品規(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)國家標準GB/T32185-2015《鈦合金大規(guī)格棒材》[11]中產品規(guī)格為“100～300mm”，GB/T2965修訂后，將與該標準在規(guī)格銜接上協(xié)調一致，方便用戶按不同規(guī)格產品訂貨時進行選擇。
b)原標準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，其縱向室溫力學性能應符合表2的規(guī)定”，修訂后為“棒材的直徑或截面厚度不大于100mm時，其室溫力學性能應符合表3的規(guī)定”，從而與實際檢測棒材性能的產品規(guī)格范圍保持一致，避免標準在使用過程中產生異議，故本次修訂實際上擴大了棒材檢測室溫力學性能的規(guī)格范圍。同時，將退火態(tài)產品的長度范圍從“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準、嚴要求，配合上原材料生產商設備能力和工藝技術水平的不斷提升。寶鈦主導制定了適用于現(xiàn)階段對棒材外形尺寸及其允許偏差等技術要求不同需求的國家標準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規(guī)定。近年來，隨著需方對產品超聲檢測、尺寸精度、外觀質量等技術要求的不斷加嚴，現(xiàn)各原材料生產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)有生產方式、加工精度的前提下，刪除了擠壓和拉拔的相關技術要求。
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，具體依據如下：
a)標準新增了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，不利于生產應用，本次修訂依據GJB2218A-2018的規(guī)定對TA13的推薦熱處理制度進行調整。
c)為后期國家標準“簡標行動”落實落地，以及標準融合的順利進行，新增了TA18、TB6、TC21、TC25鈦合金牌號，其熱處理制度依據GB/T32185-2015中的規(guī)定執(zhí)行。
d)鑒于TC17、TC18鈦合金在重要領域應用日漸成熟，為加速鈦合金推廣和應用，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型號標準的規(guī)定執(zhí)行。
2.5力學性能
本次修訂涉及的產品力學性能主要包括新增鈦及鈦合金牌號力學性能的確定，以及原標準中相關牌號技術指標的調整。本次修訂恢復了GB/T2965-1996中TA1、TA2、TA3三種純鈦牌號，力學性能按其規(guī)定執(zhí)行。
TA18、TB6、TC17、TC18、TC21和TC25鈦合金的力學性能的技術指標主要依據相應型號標準和供需雙方簽訂的技術協(xié)議確定。
GB/T2965-2007中TA5的室溫拉伸性能要求過嚴，斷后生產率和斷面收縮率無法穩(wěn)定達到考核指標，考慮到TA5棒材主要應用于艦船領域，在查閱大量數(shù)據和標準后，依據《中國材料工程大典》[14]、GB/T2965-2007及供需雙方簽訂的技術協(xié)議對TA5棒材的斷后生產率和斷面收縮率進行調整。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、鈦及鈦合金中化學元素的方法標準，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，以彌補標準只用GB/T4698[16]分析化學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，經核實，新版標準技術要求可完全覆蓋舊版要求。因此，將相應拉伸方法進行修訂。國家標準GB/T23605-2020《鈦合金β轉變溫度測定方法》[21]已于2021年正式發(fā)布實施，完全可以滿足β轉變溫度的測定要求，如需方確需其他方法進行β轉變溫度的檢查驗收，可在訂貨單中進行規(guī)定。因此，本次修訂將β轉變溫度試驗方法由“β轉變溫度用金相淬火法或其他方法測定”修改為“產品的β轉變溫度按GB/T23605的規(guī)定進行”。
2.7取樣規(guī)定
結合生產實際，參照國際先進標準的取樣要求，細化產品取樣規(guī)定。GB/T2965-2007中只對產品的取樣方向（縱向）進行了規(guī)定，并未對產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，著重對力學性能和顯微組織的取樣位置進行了明確規(guī)定。依據鈦行業(yè)中相關型號標準以及國際先進標準中對取樣位置的推薦要求，將本次標準的取樣位置確定為當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，增加了產品取樣的其他要求按GB/T23604-2009《鈦及鈦合金產品力學性能試驗取樣方法》[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，保證生產檢驗和用戶復驗試樣狀態(tài)的一致性，增強試驗結果的一致性。
2.8檢驗結果的判定
加嚴控制低倍組織和顯微組織檢驗結果的判定，與近期換版修訂的其他鈦及鈦合金加工材國家標準保持一致，不允許當判定結果不合格時，逐根檢驗，合格者交貨的要求，統(tǒng)一修改為：“當?shù)捅督M織、顯微組織檢驗結果不合格時，判定該批產品不合格。”
2.9附錄B
本次修訂刪除了資料性附錄B，但具體內容均已納入文件正文。原附錄B中牌號及其化學成分符合GB/T3620.1的規(guī)定；工業(yè)純鈦的室溫力學性能符合GB/T2965-2023中表2的規(guī)定。
3、結語
GB/T2965-2023《鈦及鈦合金棒材》的修訂是以國際先進標準為標桿，加強了原材料標準體系化建設，完善了“十四五”原材料標準體系，建立了覆蓋產品全生命周期、上下游協(xié)同的標準體系，促進資源節(jié)約和材料合理應用。
GB/T2965-2023經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)定的技術指標更合理，將為國家標準“簡標行動”的提前部署，后期標準的融合打好基礎。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用，保證國家標準中相關技術要求的一致性、協(xié)調性，優(yōu)化了鈦及鈦合金加工材產品國家標準體系，解決了舊版標準在使用期間發(fā)現(xiàn)的各類問題，對我國鈦及鈦合金棒材的質量提升必將起到顯著作用。
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