冷轧纯钛带是用海绵钛作为原料制造板坯,经热卷、冷卷轧制及退火等工序处理得到的产品,主要用于制造焊管、板式换热器、装饰面板等产品,大量应用于核电、海水淡化、板换及建筑等领域,但钛带加工使用过程中经常会发现一些起皮、粘结、浪形及分层等质量缺陷,给客户及生产厂家带来大量的浪费,其中钛带分层缺陷研究较少且不易发现,质量隐患较大,因此分析其缺陷特征、形成机理及预防措施十分重要。
试验材料为0.6~1.7mm厚度规格冷轧纯钛带,其工艺流程为:海绵钛→真空自耗电弧熔炼VAR(2次)→扒皮→锻造→铣面→热卷轧制→退火→抛丸→酸洗→冷卷轧制→脱脂→真空退火→精整→包装。
分别从3个典型分层钛卷缺陷位置取样,分别为:厚度0.6mm,退火态,缺陷程度轻微,厚度1.7mm,退火态,缺陷程度中等,以及厚度1.5mm,冷轧态,缺陷程度严重。金相试样经抛光、腐蚀后,使用OLYMPUSGX71进行显微组织观察;使用Hanemann维氏硬度计对缺陷及正常区域进行显微硬度测定,试验力为0.9807N(100g);使用Quanta650FEG扫描电子显微镜对缺陷区域进行形貌观察;使用GenesisApex2X射线能谱仪对缺陷区域成分进行能谱分析。试验结果表明:
(1)铸锭中存在的中心缩孔缩松、气孔,以及硬α相冶金缺陷,是导致冷轧纯钛带分层的根本原因,在冷轧过程中由于变形不均匀,缺陷部位上下基体呈现半连接状或完全分离,并沿轧制方向产生断续带状孔洞及裂纹,从而宏观表面呈现出搓衣板状花纹特征。对于铸锭中心缩孔缩松及气孔缺陷,应加强电极烘干,适当提高熔炼电流、增加熔池深度,同时保证电极密度和强度,防止熔炼过程中掉料发生。
(2)对于铸锭硬α相缺陷,应通过严格控制原材料品质,提高电极焊接质量、防止氧化,保证熔炼过程中真空度、漏气率,同时避免使用混有金属杂质元素的钛残料,实现规范清洁生产。