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(guó)鈦工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中起到了基礎(chǔ)的推動(dòng)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(jìn)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(hào)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)隨著GB/T3620.1-2016《鈦及鈦合金牌號(hào)和化學(xué)成分》[2]的頒布實(shí)施，鈦及鈦合金牌號(hào)也做了相應(yīng)變化，也促使GB/T2965-2007急需修訂，從而完善我國(guó)鈦及鈦合金標(biāo)準(zhǔn)體系，為持續(xù)提高軍民標(biāo)準(zhǔn)通用化進(jìn)程打好基礎(chǔ)。目前，新版標(biāo)準(zhǔn)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(shí)施。
本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施后，將進(jìn)一步優(yōu)化鈦及鈦合金加工產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系，使我國(guó)一般工業(yè)用鈦及鈦合金棒材質(zhì)量達(dá)到甚至領(lǐng)先國(guó)際棒材水平，提高我國(guó)鈦及鈦合金棒材的市場(chǎng)適配度，以及國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，為國(guó)內(nèi)鈦及鈦合金棒材的訂貨、生產(chǎn)和檢驗(yàn)提供更優(yōu)的選擇和指導(dǎo)。鑒于此，為方便國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的使用和推廣，筆者主要介紹了鈦及鈦合金棒材國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制修訂過程，技術(shù)指標(biāo)確定的依據(jù)，為標(biāo)準(zhǔn)的使用者提供一個(gè)較為清晰、明確的解讀。
1、GB/T2965標(biāo)準(zhǔn)的演變
YB766-1970《鈦及鈦合金棒材》[4]首次發(fā)布于1970年，是我國(guó)第一項(xiàng)鈦及鈦合金棒材標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)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(gè)鈦及鈦合金牌號(hào)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(zhǎng)范圍為25～100mm；擠壓棒直徑或邊長(zhǎng)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(hào)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理機(jī)構(gòu)發(fā)生變更，1982年對(duì)冶標(biāo)YB766-1970《鈦及鈦合金棒材》開始了首次修訂，修訂后的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2965-1982《鈦及鈦合金棒材》[5]為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要擴(kuò)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(cè)可由供需雙方協(xié)商的技術(shù)要求。同時(shí)，明確羅列各牌號(hào)鈦及鈦合金化學(xué)成分，便于標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)時(shí)進(jìn)行驗(yàn)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(qiáng)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(shí)，從本次修訂開始，產(chǎn)品的試驗(yàn)方法基本以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為主，這也標(biāo)志著我國(guó)鈦及鈦合金材料檢驗(yàn)國(guó)家方法標(biāo)準(zhǔn)體系基本完善。
GB/T2965-1996《鈦及鈦合金棒材》[7]再次將標(biāo)準(zhǔn)修訂為推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。隨著鈦及鈦合金國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系的完善以及各標(biāo)準(zhǔn)之間分類細(xì)化，本次修訂最核心的理念是將標(biāo)準(zhǔn)定義為一般工業(yè)用鈦及鈦合金棒材，刪除了之前標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)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(shí)，增加了牌號(hào)TA0、TA9、TA10、TC12及其技術(shù)要求，刪除牌號(hào)TC7。
GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》修訂了力學(xué)性能要求所對(duì)應(yīng)的棒材橫截面積和截面厚度的規(guī)定；擴(kuò)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(kuò)大到230mm，退火態(tài)棒材的長(zhǎng)度范圍擴(kuò)大為300～3000mm；根據(jù)GB/T3620.1中工業(yè)純鈦牌號(hào)及其化學(xué)成分的修訂情況，將工業(yè)純鈦的牌號(hào)相應(yīng)修改為TA1、TA2、TA3、TA4；增加了TA13、TA15、TA19、TC4ELI等鈦合金牌號(hào)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(shí)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(jìn)行了大幅度的擴(kuò)展，對(duì)其尺寸允許偏差、力學(xué)性能、取樣規(guī)定等技術(shù)要求進(jìn)行了較大的改變，產(chǎn)品實(shí)物的技術(shù)要求也達(dá)到了國(guó)外先進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)水平。因此，修訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》的時(shí)機(jī)已成熟。
2、GB/T2965-2023標(biāo)準(zhǔn)解析
GB/T2965-2023與GB/T2965-2007相比，整體要求上進(jìn)行了大范圍的改動(dòng)，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(hào)及其技術(shù)要求，標(biāo)準(zhǔn)主要修訂點(diǎn)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(yàn)方法、取樣規(guī)定、檢驗(yàn)結(jié)果的判定等相關(guān)內(nèi)容。
2.1術(shù)語和定義
隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6611[8]、GB/T34647[9]、GB/T38982[10]的相繼發(fā)布實(shí)施，為了增加國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)中如鈦合金、普通退火、等溫退火、直徑、長(zhǎng)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(hào)使用要求，對(duì)GB/T3620.1-2016進(jìn)行修訂，以保證相關(guān)鈦及鈦合金牌號(hào)與早期項(xiàng)目研制牌號(hào)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(hào)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(chǎng)的新型鈦及鈦合金棒材牌號(hào)TA1G、TA2G、TA3G、TA4G、TA18、TB6、TC17、TC18、TC21、TC25及其技術(shù)要求。同時(shí)，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(shí)際上主要基于以下2個(gè)方面的考慮。
a)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(shí)進(jìn)行選擇。
b)原標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，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(shí)，其室溫力學(xué)性能應(yīng)符合表3的規(guī)定”，從而與實(shí)際檢測(cè)棒材性能的產(chǎn)品規(guī)格范圍保持一致，避免標(biāo)準(zhǔn)在使用過程中產(chǎn)生異議，故本次修訂實(shí)際上擴(kuò)大了棒材檢測(cè)室溫力學(xué)性能的規(guī)格范圍。同時(shí)，將退火態(tài)產(chǎn)品的長(zhǎng)度范圍從“300～3000mm”擴(kuò)大到“300～5000mm”。
2.3外形尺寸及其允許偏差
按照需方市場(chǎng)對(duì)于棒材精度的高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)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(duì)棒材外形尺寸及其允許偏差等技術(shù)要求不同需求的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(duì)棒材外形尺寸及其允許偏差的技術(shù)要求進(jìn)行直接引用，其中包括直徑允許偏差，定尺及倍尺長(zhǎng)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(duì)產(chǎn)品超聲檢測(cè)、尺寸精度、外觀質(zhì)量等技術(shù)要求的不斷加嚴(yán)，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(shí)，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(jìn)行規(guī)定，便于標(biāo)準(zhǔn)使用者的查詢和使用，并對(duì)本次新增和修改的鈦及鈦合金牌號(hào)的推薦熱處理制度進(jìn)行規(guī)定，具體依據(jù)如下：
a)標(biāo)準(zhǔn)新增了GB/T2965-1996中TA1、TA2、TA3三個(gè)純鈦牌號(hào)，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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的適用性更強(qiáng)，適用范圍更廣，對(duì)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(duì)TA13的推薦熱處理制度進(jìn)行調(diào)整。
c)為后期國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“簡(jiǎn)標(biāo)行動(dòng)”落實(shí)落地，以及標(biāo)準(zhǔn)融合的順利進(jìn)行，新增了TA18、TB6、TC21、TC25鈦合金牌號(hào)，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(hào)標(biāo)準(zhǔn)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(hào)力學(xué)性能的確定，以及原標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)牌號(hào)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(hào)，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(hào)標(biāo)準(zhǔn)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(yán)，斷后生產(chǎn)率和斷面收縮率無法穩(wěn)定達(dá)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(zhǔn)后，依據(jù)《中國(guó)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(duì)TA5棒材的斷后生產(chǎn)率和斷面收縮率進(jìn)行調(diào)整。新增鈦及鈦合金牌號(hào)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(yàn)方法
YS/T1262-2018[15]是利用ICP-OES法測(cè)定海綿鈦、鈦及鈦合金中化學(xué)元素的方法標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)點(diǎn)是可同時(shí)進(jìn)行多元素含量的測(cè)定，更符合檢測(cè)人員的實(shí)際操作，顯著提高工作效率，但缺點(diǎn)在于無法對(duì)氣體元素
進(jìn)行測(cè)定，本次修訂在保證化學(xué)成分檢測(cè)合理的情況下，統(tǒng)一檢驗(yàn)方法，故增加YS/T1262-2018以規(guī)范、統(tǒng)一檢測(cè)方法，以彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)只用GB/T4698[16]分析化學(xué)成分所帶來的實(shí)際檢測(cè)方法執(zhí)行不一致，檢測(cè)效率低的問題。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，新版標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行修訂。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T23605-2020《鈦合金β轉(zhuǎn)變溫度測(cè)定方法》[21]已于2021年正式發(fā)布實(shí)施，完全可以滿足β轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定要求，如需方確需其他方法進(jìn)行β轉(zhuǎn)變溫度的檢查驗(yàn)收，可在訂貨單中進(jìn)行規(guī)定。因此，本次修訂將β轉(zhuǎn)變溫度試驗(yàn)方法由“β轉(zhuǎn)變溫度用金相淬火法或其他方法測(cè)定”修改為“產(chǎn)品的β轉(zhuǎn)變溫度按GB/T23605的規(guī)定進(jìn)行”。
2.7取樣規(guī)定
結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，參照國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的取樣要求，細(xì)化產(chǎn)品取樣規(guī)定。GB/T2965-2007中只對(duì)產(chǎn)品的取樣方向（縱向）進(jìn)行了規(guī)定，并未對(duì)產(chǎn)品取樣的具體位置進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定，實(shí)際取樣位置均依靠經(jīng)驗(yàn)或行業(yè)默認(rèn)的方式進(jìn)行，存在因人員差異等因素的不確定性。本次修訂，著重對(duì)力學(xué)性能和顯微組織的取樣位置進(jìn)行了明確規(guī)定。依據(jù)鈦行業(yè)中相關(guān)型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)取樣位置的推薦要求，將本次標(biāo)準(zhǔn)的取樣位置確定為當(dāng)直徑或截面厚度不大于38mm時(shí)，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(shí)，在棒材D/4或1/4截面厚度處取縱向。同時(shí)，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(yàn)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(yàn)和用戶復(fù)驗(yàn)試樣狀態(tài)的一致性，增強(qiáng)試驗(yàn)結(jié)果的一致性。
2.8檢驗(yàn)結(jié)果的判定
加嚴(yán)控制低倍組織和顯微組織檢驗(yàn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)保持一致，不允許當(dāng)判定結(jié)果不合格時(shí)，逐根檢驗(yàn)，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(yàn)結(jié)果不合格時(shí)，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(hào)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(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)桿，加強(qiáng)了原材料標(biāo)準(zhǔn)體系化建設(shè)，完善了“十四五”原材料標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)體系，促進(jìn)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(hào)覆蓋面更廣，規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)更合理，將為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“簡(jiǎn)標(biāo)行動(dòng)”的提前部署，后期標(biāo)準(zhǔn)的融合打好基礎(chǔ)。最后，GB/T2965-2023的發(fā)布實(shí)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系，解決了舊版標(biāo)準(zhǔn)在使用期間發(fā)現(xiàn)的各類問題，對(duì)我國(guó)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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