航空用鈦合金棒材、鈦餅環(huán)軍用國家標(biāo)準(zhǔn)

中華人民共和國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)

GJB2218A-2008 代替 GJB 2218-1994

航空用鈦及鈦合金棒材和鍛坯規(guī)范

Specification of titanium and titanium alloy

bars and forging stocks for aircraft

2008-03-17發(fā)布 2008-10-01實(shí)施

國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)發(fā)布

前言

本規(guī)范代替GJB 2218-1994《航空用鈦及鈦合金棒材和鍛坯規(guī)范》。

本規(guī)范與GJB 2218-1994相比， 主要有以下變化：

一增加了TA15、TA19(Ti-6242)和TC17(Ti-17)三個(gè)鈦合金牌號(hào)及相應(yīng)的要求；

一擴(kuò)大了棒材的尺寸范圍規(guī)定，最小直徑從21mm改為12mm，最大長度從4000mm改為5000mm；

補(bǔ)充并調(diào)整了各牌號(hào)鈦合金試樣的推薦熱處理制度；

增加了部分牌號(hào)產(chǎn)品的室溫Rp2指標(biāo)；

-修訂了TA2、TA3和TA4工業(yè)純鈦產(chǎn)品的力學(xué)性能要求；

增加了所列牌號(hào)鈦合金棒材的高溫力學(xué)性能等要求；

-增加了產(chǎn)品錠節(jié)號(hào)管理的要求；

補(bǔ)充修改了產(chǎn)品分類的規(guī)定。

本規(guī)范的附錄A為規(guī)范性附錄。

本規(guī)范由有色金屬技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院提出。

本規(guī)范由中國有色金屬工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量質(zhì)量研究所歸口。

本規(guī)范起草單位：寶鈦集團(tuán)有限公司、北京航空材料研究院、沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所、沈陽飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司、紅原鍛鑄工業(yè)公司。

本規(guī)范主要起草人：張平輝、王永梅、蔡建明、黃永光、李紅恩、王雪梅、李獻(xiàn)軍、李渭清、王寶善。

本規(guī)范于1994年12月首次發(fā)布。

航空用鈦及鈦合金棒材和鍛坯規(guī)范

1、范圍

本規(guī)范規(guī)定了鈦及鈦合金棒材和鍛坯(餅、環(huán))的要求、質(zhì)量保證規(guī)定、交貨準(zhǔn)備等。

本規(guī)范適用于航空用熱軋和熱鍛的鈦及鈦合金棒材和鍛坯(餅、環(huán))，航天及其他用途的鈦及鈦合金棒材和鍛坯(餅、環(huán))可參照使用。

2、規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本規(guī)范的引用而成為本規(guī)范的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包含勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本規(guī)范，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本規(guī)范達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本規(guī)范。

GB/T 228 金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法

GB/T 229 金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法

GB/T 2039 金屬拉伸蠕變及持久試驗(yàn)方法

GB/T 3620.1 鈦及鈦合金牌號(hào)和化學(xué)成分

GB/T 3620.2 鈦及鈦合金加工產(chǎn)品化學(xué)成分允許偏差

GB/T 4161 金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度Kic試驗(yàn)方法

GB/T 4338 金屬材料 高溫拉伸試驗(yàn)方法

GB/T 4698(所有部分)海綿鈦、鈦及鈦合金化學(xué)分析方法

GB/T 5168 兩相鈦合金高、低倍組織檢驗(yàn)方法

GB/T 5193 鈦及鈦合金加工產(chǎn)品超聲波探傷方法

GB/T 8180 鈦及鈦合金加工產(chǎn)品的包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸和貯存

GJB 1580-1993 變形金屬超聲波檢驗(yàn)方法

3、要求

3.1 材料

3.1.1 用于制造棒材和鍛坯的鑄錠應(yīng)采用真空自耗電弧爐熔煉，熔煉次數(shù)應(yīng)不少于兩次，其中TA15、TA19、TC11、TC17的熔煉次數(shù)應(yīng)為三次。最后一次熔煉穩(wěn)定階段的壓強(qiáng)應(yīng)不大于5Pa(需充惰性氣體熔煉的除外)。

3.1.2 自耗電極不允許使用鎢極氬弧焊焊接。

3.2 產(chǎn)品的牌號(hào)、狀態(tài)、規(guī)格

棒材和鍛坯牌號(hào)、狀態(tài)和規(guī)格應(yīng)符合表1的規(guī)定。其中TA15鈦合金棒材根據(jù)用途分為兩個(gè)類別：

A類和B類，一般按A類用途供貨，當(dāng)訂購方要求并在合同中注明時(shí)，可按B類用途供貨。

3.3 化學(xué)成分

3.3.1 棒材或鍛坯的化學(xué)成分應(yīng)符合GB/T 3620.1的規(guī)定。

3.3.2 訂購方從棒材或鍛坯上取樣進(jìn)行化學(xué)成分復(fù)驗(yàn)時(shí)，其成分允許偏差應(yīng)符合GB/T 3620.2的規(guī)定。

3.4 力學(xué)性能

3.4.1 棒材或鍛坯的力學(xué)性能在經(jīng)熱處理后的試樣坯上測試。試樣的推薦熱處理制度見表2。

3.4.2 棒材的室溫力學(xué)性能應(yīng)符合表3的規(guī)定，鍛坯的室溫力學(xué)性能應(yīng)符合表4的規(guī)定，超出表中規(guī)格范圍的棒材或鍛坯的室溫力學(xué)性能由雙方協(xié)商確定。

3.4.3 訂購方要求并在合同中注明時(shí)，鈦合金棒材的高溫拉伸、持久性能應(yīng)符合表5的規(guī)定，TA19和TC17鈦合金棒材的熱穩(wěn)定性和高溫蠕變性能應(yīng)符合表6的規(guī)定。

3.4.4 B類用途的TA15鈦合金棒材，其室溫力學(xué)性能在退火態(tài)棒材上或經(jīng)熱處理后的棒坯（一段棒材）上取樣測試。其室溫力學(xué)性能應(yīng)符合表7的規(guī)定，高溫力學(xué)性能應(yīng)符合表8的規(guī)定；當(dāng)訂購方要求并在合同中注明時(shí)，直徑大于200mm的棒材應(yīng)取樣鐓制餅坯，餅坯的室溫力學(xué)性能應(yīng)符合表9的規(guī)定。

3.5 β轉(zhuǎn)變溫度

棒材或鍛坯(工業(yè)純鈦TA2、TA3和TA4除外)應(yīng)按熔煉爐號(hào)提供β轉(zhuǎn)變溫度。

3.6 超聲波檢驗(yàn)

3.6.1 除B類用途的TA15鈦合金棒材外，棒材或鍛坯應(yīng)按GB/T 5193的規(guī)定進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)，其驗(yàn)收級(jí)別應(yīng)符表10的規(guī)定。

3.6.2 B類用途的TA15鈦合金棒材，應(yīng)按本規(guī)范的附錄A進(jìn)行徑向縱波、周向橫波檢驗(yàn)。徑向縱波檢驗(yàn)允許的缺陷當(dāng)量值見表11，周向橫波檢驗(yàn)不允許存在任何超過人工傷反射幅度的信號(hào)。

3.7 尺寸和外形

3.7.1 棒材和鍛坯以磨削或機(jī)加工表面供貨。當(dāng)訂購方要求并在合同中注明時(shí)，棒材也可以熱加工表面供貨。棒材和鍛坯的尺寸允許偏差應(yīng)符合表12的規(guī)定。

3.7.2 棒材的定尺或倍尺長度應(yīng)在其不定尺長度范圍內(nèi)，定尺長度的允許偏差為+15mm，倍尺長度還應(yīng)計(jì)入棒材切斷時(shí)的切口量，每一切口量為10mm。

3.7.3 棒材的兩端應(yīng)切平整，切斜應(yīng)不大于5mm。

3.7.4 棒材的彎曲度應(yīng)不大于5mm/m，熱加工表面棒材的彎曲度應(yīng)不大于8mm/m。

3.7.5 鍛坯的倒角半徑為5mm~10mm。

3.8 低倍組織

3.8.1 低倍組織不應(yīng)有裂紋、折疊、氣孔、偏析、金屬或非金屬夾雜及其他目視可見的冶金缺陷。B類用途的TA15鈦合金棒材，其低倍組織還不允許有明顯的、目視可見的清晰晶粒。

3.8.2 低倍組織應(yīng)按圖1進(jìn)行評(píng)定。直徑或厚度不大于100mm的棒材應(yīng)符合1級(jí)~4級(jí)；大于100mm~200mm的棒材應(yīng)符合1級(jí)~5級(jí)；大于200mm~300mm的棒材應(yīng)符合1級(jí)~6級(jí)。當(dāng)?shù)捅督M織出現(xiàn)下列情況時(shí)，以顯微組織進(jìn)行判定：

a)直徑或厚度不大于100mm的低倍組織為5級(jí)；

b)直徑或厚度大于100mm~200mm的低倍組織為6級(jí)；

c)直徑或厚度大于200mm~300mm的低倍組織為7級(jí)。

3.9 顯微組織

3.9.1 經(jīng)熱處理后，TA2、TA3、TA4、TA7鈦合金的顯微組織應(yīng)是等軸α組織或等軸和拉長α組織，以及部分破碎和扭曲的晶界α及片狀α，無完整的原始β晶界。

3.9.2 經(jīng)熱處理后，其余牌號(hào)鈦合金的顯微組織應(yīng)是兩相區(qū)加工產(chǎn)生的組織，無完整的原始β晶界。

在轉(zhuǎn)變的β基體上的等軸α組織，或等軸α和拉長α組織，以及部分破碎和扭曲的晶界α及片狀α都是可接受的組織。

3.9.3 B類用途的TA15鈦合金棒材，其橫向顯微組織應(yīng)按圖2進(jìn)行評(píng)定，直徑或厚度不大于100mm的棒材應(yīng)符合1類~5類；大于100mm~200mm的棒材應(yīng)符合1類~7類；大于200mm~300mm的棒材應(yīng)符合1類~8類。

3.9.4 訂購方對(duì)顯微組織有特殊要求時(shí)，應(yīng)經(jīng)雙方協(xié)商并在合同中注明。

3.10 表面狀況

磨削或機(jī)加工棒材和鍛坯的表面粗糙度的Ra值應(yīng)不大于3.2um。

3.11 外觀質(zhì)量

3.11.1 棒材和鍛坯表面不允許有裂紋、折疊、重皮、縮尾及其他冶金缺陷。表面的局部缺陷應(yīng)予以清除，清理深度應(yīng)不超過其尺寸允許偏差，清理深度與寬度之比應(yīng)不大于1：6(鍛坯平面上應(yīng)不大于1：10)。

在鍛坯兩側(cè)面的對(duì)稱面上不得同時(shí)出現(xiàn)清理凹坑。

3.11.2 棒材和鍛坯表面允許有個(gè)別細(xì)小的疤痕、龜裂、鱗皮、皺褶、印痕、啃傷、麻點(diǎn)和劃痕，但應(yīng)保證不超出其尺寸允許偏差。

3.12 產(chǎn)品標(biāo)志

3.12.1 在已檢驗(yàn)的每件棒材或鍛坯的一個(gè)端面或靠近端面的頭部應(yīng)打印(或粘貼標(biāo)簽)標(biāo)記以下內(nèi)容：

a)承制方質(zhì)量檢驗(yàn)部門的印記；

b)產(chǎn)品牌號(hào)；

c)規(guī)格；

d)熔煉爐號(hào)；

e)錠節(jié)號(hào)。

3.12.2 棒材和鍛坯實(shí)行錠節(jié)號(hào)管理。當(dāng)訂購方要求并在合同中注明時(shí)，還可實(shí)行頭部管理。頭部管理的要求為：若棒材用料包括鑄錠靠冒口部分，則在靠近冒口的第一根棒材的靠近冒口一端作出標(biāo)志“T”。

4、質(zhì)量保證規(guī)定

4.1 檢驗(yàn)分類

本規(guī)范規(guī)定的檢驗(yàn)為質(zhì)量一致性檢驗(yàn)。

4.2 質(zhì)量一致性檢驗(yàn)

4.2.1 組批

產(chǎn)品應(yīng)成批提交驗(yàn)收。每批應(yīng)由同一牌號(hào)、熔煉爐號(hào)、狀態(tài)、規(guī)格、制造方法、生產(chǎn)周期的棒材或鍛坯組成。

4.2.2 檢驗(yàn)項(xiàng)目及取樣

4.2.2.1 質(zhì)量一致性檢驗(yàn)的項(xiàng)目、取樣位置及數(shù)量應(yīng)符合表13、表14的規(guī)定。

4.2.2.2 鍛坯的取樣，每批產(chǎn)品解剖一件(也可截取試樣環(huán))，承制方在半個(gè)鍛坯(或試樣環(huán))上取樣進(jìn)行力學(xué)性能(各2個(gè))及低倍和顯微組織(各1個(gè))的檢驗(yàn)，另半個(gè)鍛坯(或試樣環(huán))隨同該批產(chǎn)品一起交付

訂購方(供復(fù)驗(yàn)用)，并計(jì)入交貨重量。

當(dāng)用同一鑄錠采用相近工藝，同時(shí)生產(chǎn)幾種規(guī)格相近的鍛坯時(shí)，訂購方同意并在合同中注明時(shí)，允許用最大規(guī)格鍛坯的性能和組織的檢驗(yàn)結(jié)果代表其他規(guī)格鍛坯的檢驗(yàn)。

4.2.2.3 B類用途TA15鈦合金棒材的取樣位置還應(yīng)符合表15的規(guī)定，直徑大于200mm的棒材當(dāng)訂購方要求并在合同中注明進(jìn)行鐓制餅坯檢驗(yàn)時(shí)，從每根受檢棒材上截取長度為60mm±3mm的毛坯。

毛坯加熱到β相變溫度以下20℃~40℃， 保溫30min， 在鍛錘或壓力機(jī)上一火鐓粗至高度為24mm±3mm的餅坯，然后按3.3.1條推薦的制度進(jìn)行熱處理。敏粗餅坯一半由承制方進(jìn)行試驗(yàn)，另一半與該批棒材一起提交訂購方。餅坯按表14規(guī)定的取樣數(shù)量進(jìn)行室溫力學(xué)性能和斷裂韌度試驗(yàn)，取樣位置為餅坯厚度中心處的D/2~D/4之間的弦向。

4.2.3 檢驗(yàn)結(jié)果的判定

4.2.3.1 化學(xué)成分不合格時(shí)，整批產(chǎn)品不合格。

4.2.3.2 超聲波檢驗(yàn)、尺寸、表面狀況以及外觀質(zhì)量不合格時(shí)，判單根(件)不合格。

4.2.3.3 在力學(xué)性能檢驗(yàn)中，如果有一個(gè)試樣的試驗(yàn)結(jié)果不合格，則從該批棒材或鍛坯(包括原受檢產(chǎn)品)中取雙倍試樣進(jìn)行該不合格項(xiàng)目的重復(fù)試驗(yàn)。若重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果仍有試樣不合格，則判該批產(chǎn)品為不合格。但允許承制方逐根(件)對(duì)不合格項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)，合格者重新組批交貨。

4.2.3.4 在低倍組織檢驗(yàn)中，如發(fā)現(xiàn)并判為有脆性偏析(其硬度明顯高于基體的偏析，常見的如富氧、富氮等偏析)，該批產(chǎn)品不合格；如判為有非脆性偏析，允許切除后重新組批提交驗(yàn)收。B類用途的TA15鈦合金棒材，其低倍組織檢驗(yàn)中認(rèn)為存在清晰晶時(shí)，以該處的顯微組織為準(zhǔn)進(jìn)行判定。

4.2.3.5 顯微組織檢驗(yàn)不合格，允許承制方調(diào)整熱處理后重復(fù)試驗(yàn)，若重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果仍不合格，則判該批產(chǎn)品為不合格。允許承制方逐根(件)進(jìn)行檢驗(yàn)，合格者重新組批交貨。

4.3 檢驗(yàn)方法

4.3.1 化學(xué)成分仲裁分析按GB/T4698(所有部分)進(jìn)行。

4.3.2 室溫拉伸試驗(yàn)按GB/T228-2002進(jìn)行。室溫拉伸試驗(yàn)選GB/T228-2002中的R7試樣。

4.3.3 沖擊試驗(yàn)按GB/T229進(jìn)行。選用缺口深度為2mm的U型缺口試樣。

4.3.4 平面應(yīng)變斷裂韌度Kic試驗(yàn)按GB/T 4161進(jìn)行。試樣形式為緊湊拉伸試樣。

4.3.5 高溫拉伸試驗(yàn)按GB/T4338進(jìn)行。

4.3.6 高溫蠕變、高溫持久試驗(yàn)按GB/T2039進(jìn)行。

4.3.7 β轉(zhuǎn)變溫度用金相淬火法或其他方法測定。

4.3.8 超聲波檢驗(yàn)按GB/T5193進(jìn)行，其中B類用途TA15鈦合金棒材的超聲波檢驗(yàn)按本規(guī)范的附錄A進(jìn)行。

4.3.9 尺寸和外形的測量用相應(yīng)精度的量具進(jìn)行。

4.3.10 低倍組織、顯微組織的檢驗(yàn)按GB/T5168進(jìn)行。

4.3.11 表面狀況檢驗(yàn)用表面粗糙度標(biāo)塊對(duì)比法進(jìn)行。

4.3.12 外觀質(zhì)量用目視檢驗(yàn)。

5、交貨準(zhǔn)備

5.1 包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸、貯存

產(chǎn)品的包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸、貯存按GB/T8180的規(guī)定進(jìn)行。

5.2 質(zhì)量證明書

每批產(chǎn)品應(yīng)附有質(zhì)量證明書，其上注明：

a)承制方名稱、地址、電話、傳真；

b)產(chǎn)品名稱；

c)產(chǎn)品牌號(hào)、鑄錠熔次；

d)規(guī)格、狀態(tài)；

e)批號(hào)或熔煉爐號(hào)、錠節(jié)號(hào)；

f)β轉(zhuǎn)變溫度；

g)凈重和件數(shù)；

h)試樣所采用的熱處理制度、各項(xiàng)分析檢驗(yàn)結(jié)果和質(zhì)量檢驗(yàn)部門印記；

i)本規(guī)范編號(hào)；

j)出廠日期(或包裝日期)

6、說明事項(xiàng)

6.1 預(yù)定用途

本規(guī)范規(guī)定的鈦及鈦合金棒材、鍛坯預(yù)定用于制作航空零件。

6.2 訂貨文件應(yīng)明確的內(nèi)容

合同或訂單中應(yīng)寫明下列內(nèi)容：

a)本規(guī)范的名稱和編號(hào)；

b)產(chǎn)品名稱、牌號(hào)、狀態(tài)、規(guī)格和數(shù)量，B類用途的TA15鈦合金棒材訂貨時(shí)，應(yīng)予以注明；

c)對(duì)規(guī)定之外規(guī)格的室溫力學(xué)性能的要求；

d)對(duì)高溫力學(xué)性能的要求；

e)對(duì)顯微組織的特殊要求；

f) 其他需要說明的事項(xiàng)。