[发明专利]一种钛丝材快速再结晶退火方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛丝材快速再结晶退火方法。

背景技术

钛丝材的拉拔加工有热加工和冷加工两种方式，热加工坯料通过加热的方法，达到再结晶温度以上，材料的塑性良好，再通过固定模进行拉拔，能够获得较大的热变形量，达到所需要的尺寸。冷加工坯料通过固定模或辊模进行拉拔，在三向压应力的作用下穿过模具，能够获得较小的冷变形量，达到所需要的尺寸。无论热加工或者冷加工，在加工之后都存在材料加工硬化的问题，造成材料的晶粒组织杂乱无章、性能偏差很大，一般采用热处理的办法，通过加热坯料到较高的再结晶温度以上，保温一定的时间，使得材料的晶粒回复再结晶，晶粒成等轴或其他规则形状的马氏体或奥氏体状态，在退火的过程中也消除了加工硬化，材料的性能趋于一致。对于加工坯料退火处理，由于加热时间长存在退火后热涨尺寸增大“变胖”现象，并且氧化皮增厚，造成尺寸难以精确控制，存在退火效率低、能耗大、操作复杂的问题。

本发明提供一种钛丝材快速再结晶退火方法，采用感应加热的方式对已拉拔成品丝材进行快速再结晶退火，可以获得再结晶晶粒组织符合要求的钛丝材。该方法生产效率高、能耗低、操作简单，冷拉拔丝材表面氧化皮很薄容易去除，避免了热涨尺寸增大现象。适用于投料直径或截面厚度≤4mm钛丝材快速再结晶退火。

发明内容

本发明钛丝材再结晶退火主要特点：根据常规钛丝材的热处理制度温度选择600～750℃，加热方式是电阻炉加热，保温时间为30～120分钟。对于快速再结晶退火，采用感应加热的方式使得丝材快速升温至工艺温度，并留足保温时间。快速再结晶退火分为在线退火和单独退火两种方式，分别适用于热拉拔和冷拉拔丝材的再结晶退火。

本发明再结晶在线退火主要特点：对于热拉拔丝材，在热拉拔结束时，采用红外线测温仪检测坯料表面温度，根据退火温度和丝材温度的温度差自动设置工艺参数，利用原拉丝机丝材持续行进，将已拉制完成的钛丝材在感应加热装置里在线进行再结晶退火处理，再结晶退火速度与拉丝速度相同。由于热拉拔速度较快，热拉拔后丝材温度仍保留约为350～500℃，感应加热仅进行0.3～0.5秒钟、约100～250℃的快速加热热能补偿，达到坯料工艺温度。热拉拔丝材再结晶退火后，因为加热时间短避免了热涨尺寸增大现象，表面保持原黑皮状态。

本发明再结晶单独退火主要特点：对于冷拉拔丝材，利用独立的拉丝机收放线装置将已冷拉拔完成的钛丝材单独进行退火处理，丝材通过放线装置的放线转动和收线装置的收线转动，带动丝材在感应加热装置里行进进行再结晶退火。根据丝材再结晶退火温度和与丝材温度的温度差自动设置工艺参数，一般夏季设置温度差为580～680℃，冬季设置温度差为600～700℃。采用红外线测温仪检测坯料表面温度，感应加热装置对于冷加工坯料进行3～5秒钟快速加热，坯料温度可以快速升高580～700℃。冷拉拔丝材退火后表面为微氧化薄氧化皮，呈浅蓝或浅黄色，后续抛光容易去除，由于加热时间短避免了热涨尺寸增大现象。

本发明快速感应加热主要特点：采用红外线测温仪检测坯料表面温度，红外线测温仪检测+感应加热设备自动化联动控制，丝材温度低于50℃可以判断为冷拉拔丝材，自动设置丝材再结晶退火温度和速度，根据退火温度和丝材温度的温度差设置工艺参数，快速加热进行热能补偿，达到坯料工艺温度。由于坯料截面尺寸较小，可以利用较小的感应加热功率，感应加热设备能耗、占地相对不大。

具体实施方式

实施例1：Ф1.2mm的TC4 钛丝材热拉拔后，丝材温度仍保留为550～600℃，根据丝材再结晶退火温度700℃和与丝材温度的温度差100～150℃自动设置工艺参数，利用原拉丝机丝材的持续行进，感应加热装置对于热拉丝材坯料进行约0.3秒钟快速加热，坯料温度快速升高至700℃，红外线测温仪检测+感应加热设备自动化联动控制，若低于700℃感应加热自动补偿热能，若高于700℃感应加热自动调节降低功率，能够获得晶粒组织A1～A4的丝材，丝材表面为原黑皮状态，尺寸公差为原公差±0.02mm。

 实施例2：将Ф3.0mm的纯钛冷拉拔丝材放入拉丝机中，根据丝材再结晶退火温度600℃和与丝材温度的温度差580℃自动设置工艺参数，感应加热装置对于冷拉拔丝材坯料进行约4秒钟快速加热，坯料温度快速升高至600℃，红外线测温仪检测+感应加热设备自动化联动控制，若低于600℃感应加热自动补偿热能，若高于600℃感应加热自动调节降低功率，能够获得晶粒度≥7级、表面呈浅蓝微氧化薄氧化皮的丝材，尺寸公差为原公差±0.03mm。