航空用TA15/TC19/TC17钛合金棒国军标规范GJB2218A-2008

中华人民共和国国家军用标准

GJB2218A-2008 代替 GJB 2218-1994

航空用钛及钛合金棒材和锻坯规范

Specification of titanium and titanium alloy

bars and forging stocks for aircraft

2008-03-17发布 2008-10-01实施

国防科学技术工业委员会发布

前言

本规范代替GJB 2218-1994《航空用钛及钛合金棒材和锻坯规范》。

本规范与GJB 2218-1994相比， 主要有以下变化：

一增加了TA15、TA19(Ti-6242)和TC17(Ti-17)三个钛合金牌号及相应的要求；

一扩大了棒材的尺寸范围规定，最小直径从21mm改为12mm，最大长度从4000mm改为5000mm；

补充并调整了各牌号钛合金试样的推荐热处理制度；

增加了部分牌号产品的室温Rp2指标；

-修订了TA2、TA3和TA4工业纯钛产品的力学性能要求；

增加了所列牌号钛合金棒材的高温力学性能等要求；

-增加了产品锭节号管理的要求；

补充修改了产品分类的规定。

本规范的附录A为规范性附录。

本规范由有色金属技术经济研究院提出。

本规范由中国有色金属工业标准计量质量研究所归口。

本规范起草单位：宝钛集团有限公司、北京航空材料研究院、沈阳飞机设计研究所、沈阳飞机工业(集团)有限公司、红原锻铸工业公司。

本规范主要起草人：张平辉、王永梅、蔡建明、黄永光、李红恩、王雪梅、李献军、李渭清、王宝善。

本规范于1994年12月首次发布。

航空用钛及钛合金棒材和锻坯规范

1、范围

本规范规定了钛及钛合金棒材和锻坯(饼、环)的要求、质量保证规定、交货准备等。

本规范适用于航空用热轧和热锻的钛及钛合金棒材和锻坯(饼、环)，航天及其他用途的钛及钛合金棒材和锻坯(饼、环)可参照使用。

2、规范性引用文件

下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。

GB/T 228 金属材料室温拉伸试验方法

GB/T 229 金属夏比缺口冲击试验方法

GB/T 2039 金属拉伸蠕变及持久试验方法

GB/T 3620.1 钛及钛合金牌号和化学成分

GB/T 3620.2 钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差

GB/T 4161 金属材料平面应变断裂韧度Kic试验方法

GB/T 4338 金属材料 高温拉伸试验方法

GB/T 4698(所有部分)海绵钛、钛及钛合金化学分析方法

GB/T 5168 两相钛合金高、低倍组织检验方法

GB/T 5193 钛及钛合金加工产品超声波探伤方法

GB/T 8180 钛及钛合金加工产品的包装、标志、运输和贮存

GJB 1580-1993 变形金属超声波检验方法

3、要求

3.1 材料

3.1.1 用于制造棒材和锻坯的铸锭应采用真空自耗电弧炉熔炼，熔炼次数应不少于两次，其中TA15、TA19、TC11、TC17的熔炼次数应为三次。最后一次熔炼稳定阶段的压强应不大于5Pa(需充惰性气体熔炼的除外)。

3.1.2 自耗电极不允许使用钨极氩弧焊焊接。

3.2 产品的牌号、状态、规格

棒材和锻坯牌号、状态和规格应符合表1的规定。其中TA15钛合金棒材根据用途分为两个类别：

A类和B类，一般按A类用途供货，当订购方要求并在合同中注明时，可按B类用途供货。

3.3 化学成分

3.3.1 棒材或锻坯的化学成分应符合GB/T 3620.1的规定。

3.3.2 订购方从棒材或锻坯上取样进行化学成分复验时，其成分允许偏差应符合GB/T 3620.2的规定。

3.4 力学性能

3.4.1 棒材或锻坯的力学性能在经热处理后的试样坯上测试。试样的推荐热处理制度见表2。

3.4.2 棒材的室温力学性能应符合表3的规定，锻坯的室温力学性能应符合表4的规定，超出表中规格范围的棒材或锻坯的室温力学性能由双方协商确定。

3.4.3 订购方要求并在合同中注明时，钛合金棒材的高温拉伸、持久性能应符合表5的规定，TA19和TC17钛合金棒材的热稳定性和高温蠕变性能应符合表6的规定。

3.4.4 B类用途的TA15钛合金棒材，其室温力学性能在退火态棒材上或经热处理后的棒坯（一段棒材）上取样测试。其室温力学性能应符合表7的规定，高温力学性能应符合表8的规定；当订购方要求并在合同中注明时，直径大于200mm的棒材应取样镦制饼坯，饼坯的室温力学性能应符合表9的规定。

3.5 β转变温度

棒材或锻坯(工业纯钛TA2、TA3和TA4除外)应按熔炼炉号提供β转变温度。

3.6 超声波检验

3.6.1 除B类用途的TA15钛合金棒材外，棒材或锻坯应按GB/T 5193的规定进行超声波检验，其验收级别应符表10的规定。

3.6.2 B类用途的TA15钛合金棒材，应按本规范的附录A进行径向纵波、周向横波检验。径向纵波检验允许的缺陷当量值见表11，周向横波检验不允许存在任何超过人工伤反射幅度的信号。

3.7 尺寸和外形

3.7.1 棒材和锻坯以磨削或机加工表面供货。当订购方要求并在合同中注明时，棒材也可以热加工表面供货。棒材和锻坯的尺寸允许偏差应符合表12的规定。

3.7.2 棒材的定尺或倍尺长度应在其不定尺长度范围内，定尺长度的允许偏差为+15mm，倍尺长度还应计入棒材切断时的切口量，每一切口量为10mm。

3.7.3 棒材的两端应切平整，切斜应不大于5mm。

3.7.4 棒材的弯曲度应不大于5mm/m，热加工表面棒材的弯曲度应不大于8mm/m。

3.7.5 锻坯的倒角半径为5mm~10mm。

3.8 低倍组织

3.8.1 低倍组织不应有裂纹、折叠、气孔、偏析、金属或非金属夹杂及其他目视可见的冶金缺陷。B类用途的TA15钛合金棒材，其低倍组织还不允许有明显的、目视可见的清晰晶粒。

3.8.2 低倍组织应按图1进行评定。直径或厚度不大于100mm的棒材应符合1级~4级；大于100mm~200mm的棒材应符合1级~5级；大于200mm~300mm的棒材应符合1级~6级。当低倍组织出现下列情况时，以显微组织进行判定：

a)直径或厚度不大于100mm的低倍组织为5级；

b)直径或厚度大于100mm~200mm的低倍组织为6级；

c)直径或厚度大于200mm~300mm的低倍组织为7级。

3.9 显微组织

3.9.1 经热处理后，TA2、TA3、TA4、TA7钛合金的显微组织应是等轴α组织或等轴和拉长α组织，以及部分破碎和扭曲的晶界α及片状α，无完整的原始β晶界。

3.9.2 经热处理后，其余牌号钛合金的显微组织应是两相区加工产生的组织，无完整的原始β晶界。

在转变的β基体上的等轴α组织，或等轴α和拉长α组织，以及部分破碎和扭曲的晶界α及片状α都是可接受的组织。

3.9.3 B类用途的TA15钛合金棒材，其横向显微组织应按图2进行评定，直径或厚度不大于100mm的棒材应符合1类~5类；大于100mm~200mm的棒材应符合1类~7类；大于200mm~300mm的棒材应符合1类~8类。

3.9.4 订购方对显微组织有特殊要求时，应经双方协商并在合同中注明。

3.10 表面状况

磨削或机加工棒材和锻坯的表面粗糙度的Ra值应不大于3.2um。

3.11 外观质量

3.11.1 棒材和锻坯表面不允许有裂纹、折叠、重皮、缩尾及其他冶金缺陷。表面的局部缺陷应予以清除，清理深度应不超过其尺寸允许偏差，清理深度与宽度之比应不大于1：6(锻坯平面上应不大于1：10)。

在锻坯两侧面的对称面上不得同时出现清理凹坑。

3.11.2 棒材和锻坯表面允许有个别细小的疤痕、龟裂、鳞皮、皱褶、印痕、啃伤、麻点和划痕，但应保证不超出其尺寸允许偏差。

3.12 产品标志

3.12.1 在已检验的每件棒材或锻坯的一个端面或靠近端面的头部应打印(或粘贴标签)标记以下内容：

a)承制方质量检验部门的印记；

b)产品牌号；

c)规格；

d)熔炼炉号；

e)锭节号。

3.12.2 棒材和锻坯实行锭节号管理。当订购方要求并在合同中注明时，还可实行头部管理。头部管理的要求为：若棒材用料包括铸锭靠冒口部分，则在靠近冒口的第一根棒材的靠近冒口一端作出标志“T”。

4、质量保证规定

4.1 检验分类

本规范规定的检验为质量一致性检验。

4.2 质量一致性检验

4.2.1 组批

产品应成批提交验收。每批应由同一牌号、熔炼炉号、状态、规格、制造方法、生产周期的棒材或锻坯组成。

4.2.2 检验项目及取样

4.2.2.1 质量一致性检验的项目、取样位置及数量应符合表13、表14的规定。

4.2.2.2 锻坯的取样，每批产品解剖一件(也可截取试样环)，承制方在半个锻坯(或试样环)上取样进行力学性能(各2个)及低倍和显微组织(各1个)的检验，另半个锻坯(或试样环)随同该批产品一起交付

订购方(供复验用)，并计入交货重量。

当用同一铸锭采用相近工艺，同时生产几种规格相近的锻坯时，订购方同意并在合同中注明时，允许用最大规格锻坯的性能和组织的检验结果代表其他规格锻坯的检验。

4.2.2.3 B类用途TA15钛合金棒材的取样位置还应符合表15的规定，直径大于200mm的棒材当订购方要求并在合同中注明进行镦制饼坯检验时，从每根受检棒材上截取长度为60mm±3mm的毛坯。

毛坯加热到β相变温度以下20℃~40℃， 保温30min， 在锻锤或压力机上一火镦粗至高度为24mm±3mm的饼坯，然后按3.3.1条推荐的制度进行热处理。敏粗饼坯一半由承制方进行试验，另一半与该批棒材一起提交订购方。饼坯按表14规定的取样数量进行室温力学性能和断裂韧度试验，取样位置为饼坯厚度中心处的D/2~D/4之间的弦向。

4.2.3 检验结果的判定

4.2.3.1 化学成分不合格时，整批产品不合格。

4.2.3.2 超声波检验、尺寸、表面状况以及外观质量不合格时，判单根(件)不合格。

4.2.3.3 在力学性能检验中，如果有一个试样的试验结果不合格，则从该批棒材或锻坯(包括原受检产品)中取双倍试样进行该不合格项目的重复试验。若重复试验结果仍有试样不合格，则判该批产品为不合格。但允许承制方逐根(件)对不合格项目进行检验，合格者重新组批交货。

4.2.3.4 在低倍组织检验中，如发现并判为有脆性偏析(其硬度明显高于基体的偏析，常见的如富氧、富氮等偏析)，该批产品不合格；如判为有非脆性偏析，允许切除后重新组批提交验收。B类用途的TA15钛合金棒材，其低倍组织检验中认为存在清晰晶时，以该处的显微组织为准进行判定。

4.2.3.5 显微组织检验不合格，允许承制方调整热处理后重复试验，若重复试验结果仍不合格，则判该批产品为不合格。允许承制方逐根(件)进行检验，合格者重新组批交货。

4.3 检验方法

4.3.1 化学成分仲裁分析按GB/T4698(所有部分)进行。

4.3.2 室温拉伸试验按GB/T228-2002进行。室温拉伸试验选GB/T228-2002中的R7试样。

4.3.3 冲击试验按GB/T229进行。选用缺口深度为2mm的U型缺口试样。

4.3.4 平面应变断裂韧度Kic试验按GB/T 4161进行。试样形式为紧凑拉伸试样。

4.3.5 高温拉伸试验按GB/T4338进行。

4.3.6 高温蠕变、高温持久试验按GB/T2039进行。

4.3.7 β转变温度用金相淬火法或其他方法测定。

4.3.8 超声波检验按GB/T5193进行，其中B类用途TA15钛合金棒材的超声波检验按本规范的附录A进行。

4.3.9 尺寸和外形的测量用相应精度的量具进行。

4.3.10 低倍组织、显微组织的检验按GB/T5168进行。

4.3.11 表面状况检验用表面粗糙度标块对比法进行。

4.3.12 外观质量用目视检验。

5、交货准备

5.1 包装、标志、运输、贮存

产品的包装、标志、运输、贮存按GB/T8180的规定进行。

5.2 质量证明书

每批产品应附有质量证明书，其上注明：

a)承制方名称、地址、电话、传真；

b)产品名称；

c)产品牌号、铸锭熔次；

d)规格、状态；

e)批号或熔炼炉号、锭节号；

f)β转变温度；

g)净重和件数；

h)试样所采用的热处理制度、各项分析检验结果和质量检验部门印记；

i)本规范编号；

j)出厂日期(或包装日期)

6、说明事项

6.1 预定用途

本规范规定的钛及钛合金棒材、锻坯预定用于制作航空零件。

6.2 订货文件应明确的内容

合同或订单中应写明下列内容：

a)本规范的名称和编号；

b)产品名称、牌号、状态、规格和数量，B类用途的TA15钛合金棒材订货时，应予以注明；

c)对规定之外规格的室温力学性能的要求；

d)对高温力学性能的要求；

e)对显微组织的特殊要求；

f) 其他需要说明的事项。