钛及钛合金术语和金相图谱.pdf

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1、I C S7 7 1 2 0 5 0H6 4a 亘中华人民共和国国家标准G B T6 6 11 2 0 0 8代替G B T6 6 1 1 1 9 8 6，G B T8 7 5 5-1 9 8 8钛及钛合金术语和金相图谱T e r m i n o l o g ya n dm e t a l l o g r a p h sf o rt i t a n i u ma n dt i t a n i u ma l l o y s2 0 0 8-0 6-0 9 发布2 0 0 8-1 2 0 1 实施中华人民共和国国家质量中国国家标准化警矬瞥霎发布管理委员会况1 9刖罱G B T6 6 1 1 2 0

2、0 8本标准修订时参照了S A EA S1 8 1 4-2 0 0 3。本标准代替G B T6 6 1 1-1 9 8 6 钛及钛合金术语和G B T8 7 5 51 9 8 8 钛及钛合金术语金相图谱。本标准与G 8 T6 6 1 1 1 9 8 6 和G B T8 7 5 5 一1 9 8 8 相比，主要有以下变动：增加了无序a、双套组织、双态组织、孪晶、纤维状a、时效p、中间相、网篮组织、蠕虫a、高密度夹杂等I o 条组织术语；对原标准中部分术语的描述进行了完善；增加了部分术语图片；更换了部分原标准中清晰度较差的图片。本标准由中国有色金属工业协会提出。本标准由全国有色金属标准化技术委员会

3、负责归口。本标准由宝钛集团有限公司、宝鸡钛业股份有限公司、中国有色金属工业标准计量质量研究所负责起草。本标准主要起草人：黄永光、王永梅、徐祝萍、王韦琪、李渭清、张江峰、周光爵、王改焕。本标准所代替的历次版本发布情况为：G B T6 6 1 11 9 8 6；G B T8 7 5 5-1 9 8 8。I1 范围钛及钛合金术语和金相图谱本标准规定了钛及钛合金术语，并提供了部分术语金相照片。本标准适用于钛及钛合金。本标准不适用于钛及钛合金产品的验收。2 一般术语2 1合金a l l o y由基体金属元素和添加元素及杂质所组成的金属物质。2 2基体金属元素b a s i cm e t a l l i

4、ce l e m e n t合金中含量占支配地位的金属元素。2 3合金元素a l l o y i n ge l e m e n t为了获得具有特定性能的合金，加入或保留在基体金属中的金属或非金属元素。2 4杂质i m p u r i t y金属中存在的，并非有意加入或保留的金属或非金属元素。2 5变形合金w r o u g h ta l l o y主要用于塑性变形制造加工产品的合金。2 6铸造合金c a s t i n ga l l o y主要用生产铸件的合金。2 7中间合金m a s t e ra l l o y只作为加入料用以调节成分或控制杂质的合金。2 8可热处理合金h e a t-t

5、r e a t a b l ea l l o y可用适当的热处理方法强化的合金。2 9不可热处理合金n o n-h e a t-t r e a t a b l ea l l o y不能用热处理方法明显强化的合金。3 钛及钛合金3 1海绵钛t i t a n i u ms p o n g e用镁或钠还原四氯化钛获得的非致密金属钛。G B T6 6 11 2 0 0 8G B T6 6 1 1 2 0 0 83 2碘法钛i o d i d e-p r o c e s st i t a n i u m用碘作载体从海绵钛提纯得到的纯度较高的致密金属钛。钛含量(质量分数)可达9 9 9。3 3工业纯钛c

6、 o m m e r c i a lt i t a n i u m以钛为基体，并含有少量铁、碳、氧、氮与氢等杂质的致密金属。钛含量(质量分数)可达9 9。3 4钛合金t i t a n i u ma l l o y以钛为基体金属含有其他合金元素及杂质的合金。3 5“钛合金口t i t a n i u ma l l o y含有a 稳定元素，在室温稳定状态基本为a 相的钛合金。3 6近n 钛合金n e a rat i t a n i u ma l l o y以a 相为基体，仅含有少量p 相的钛合金。在室温稳定状态p 相含量(质量分数)一般小于1 0 的钛合金。3 7“一p 钛合金a-pt i t

7、a n i u ma l l o y在室温稳定状态由a 及p 相所组成的钛合金。p 相含量(质量分数)一般为1 0 5 0。如T C 4、T C l l 等。3 8p 钛合金pt i t a n i u ma l l o y含有足够多的p 稳定元素，在适当冷却速度下能使其室温组织绝大部分为p 相的钛合金。如T B 5、T B 6 等。4 热处理4 1消除应力退火s t r e s sr e l i e v i n g使产品残余应力减少又不引起组织再结晶的热处理。4 2退火a n n e a l i n g通过消除加工引起的应变硬化、再结晶或析出物聚集，使金属软化的热处理。4 3再结晶退火r e

8、 c r y s t a l l i z a t i o na n n e a l i n g加热到再结晶温度以上的退火，依靠再结晶消除加工硬化或调节组织。4 4p 退火Ba n n e a l i n g合金在p 转变点以上适当温度进行的退火。4 5等温退火i s o t h e r m a la n n e a l i n g为了稳定合金组织的一种热处理。在p 转变点以下某一温度加热，随炉冷或转炉冷到规定的温度并在该温度下保温一定时间，然后空冷到室温。2G B T6 6”一2 0 0 84 6双重退火d u p l e xa n n e a l i n g分两阶段加热，每次都进行空冷的热处

9、理，第一阶段空冷时使亚稳定相保留下来，而第二阶段保温时亚稳定相发生分解。4 7固溶热处理s o l u t i o nh e a tt r e a t i n g将合金加热到适当温度，并在这一温度保持足够时间使可溶组分完全溶人固溶体，在淬火以后能保持一种不稳定状态的热处理。4 8淬火q u e n c h i n g将加热的合金与冷却介质接触，从一定温度以足够快的速度冷却，使可溶组分部分或全部保留在固溶体中的过程。4 9时效a g i n g经固溶处理后在适当温度保持足够时间，使其从不稳定固溶体中析出第二相而引起强化的热处理。5 显微组织5 1稳定元素ns t a b i l i z e r优

10、先溶解于a 相并升高p 转变温度的合金元素。铝是最通用的a 稳定元素。间隙元素如氧和氮等也是有效的a 稳定元素。5 2p 同晶稳定元素pi s o m o r p h o u ss t a b i l i z e r优先溶解于p 相，降低p 转变温度而不产生共析反应，并与p 钛形成连续固溶体的合金元素。一般应用的p 同晶型元素有钒和钼。5 3P 共析稳定元素Be u t e c t o i ds t a b i l i z e r优先溶解于p 相，降低口转变温度并引起共析反应的合金元素。对有些合金这一反应进行得很慢。通用的p 共析型合金元素有铁、铬和锰。5 4置换元素s u b s t i t

11、 u t i o n a le l e m e n t原子尺寸及其他性质近似于钛，能置换或代替晶格上的钛原子，并在相图上形成明显固溶体区的合金元素。用于钛合金的元素主要包括铝、钒、钼、铬、铁、锡和锆等。5 5间隙元素i n t e r s t i t i a le l e m e n t原子半径比较小，溶于钛后位于钛晶格的空隙位置的元素。通常指氧、氮、氢和碳。5 6“转变点n t r a n s n s标志a 和*p 相区之间的相界温度。5 7P 转变点pt r a n s u s平衡n 相存在的最高温度。3G B T6 61 1 2 0 0 85 8M s冷却过程中口相开始转变为马氏体相的最

12、高温度。5 9M f马氏体转变终止温度。5 1 0有序结构o r d e r e ds t r u c t u r e溶质原子在溶剂晶格上呈有序的或周期性的排列。5”无序口o r i e n t a t i o n 口一种不均匀的n 组织，由集束或以不同的角度存在的片状或蠕虫状n 区域形成的，无显著的结晶学取向，如不同的区域显示不同的形貌比例和晶粒外形。5 1 2原始P 晶粒p r i o rPg r a i n最近一次进入到p 相区时形成的口晶粒。这些晶粒可能被以后在p 转变点以下的加工所变形。a p显微组织可以叠加在p 晶粒边界上面，并使其变模糊。只有用特殊技术才能显示。见图1。5。1 3

13、n p 组织a-ps t r u c t u r e在特定温度下，以n 和p 为主要相的组织。由a、转变p 和残留p 相组成。典型组织形貌见图2。5 1 4集束c o l o n i e s在原始p 晶粒内，a 片取向几乎相同的区域。在工业纯钛中集束常常具有锯齿形边界。集束是从口相区以引起a 相成核长大的速度冷却下来形成的转变产物。典型组织形貌见图3。5 1 5转变Pt r a n s f o r m e dP局部或连续的组织，从p 转变点以上或n p 相区较高温度冷却过程中由马氏体或经形核和长大过程分解形成的产物。通常由片状的a p 组成。片状a 可能被p 相隔离，可能并存初生a 相。典型组

14、织形貌见图4。5 1 6魏氏组织w i d m a n s t a t t e ns t r u c t u r e从p 转变点以上以不太快的速度冷却形成的一种原始p 晶界完整，p 晶粒内为a 小片或*p 小片组成的组织。一般都存在粗大集束，长而平直，并具有较大的纵横比。典型组织形貌见图5。5 1 7等轴组织e q u i a x e ds t r u c t u r e一种多角的或类似球形的显微组织，各个方向具有大致相等的尺寸。在a p 合金中主要是指横向组织中大部分a 相呈球形。典型组织形貌见图6。5 1 8孪晶t w i n有一定结晶关系的一个晶体的两部分。孪晶的方向或者是“孪生平面”的

15、母体方向的一个镜像，或按一部分孪晶“孪生轴”旋转得到的方向。典型组织形貌见图7。5 1 9双套组织t w o-s u i ts t r u c t u r e在组织结构上明显表现为两种大小不同尺寸的等轴a。典型组织形貌见图8。4G B T6 6 1 1 2 0 0 85 2 0双态组织b i m o d a ls t r u c t u r e一种既存在等轴初生a，又存在片状a 的显微组织。对于a 或”p 合金，当在”p 区上部温度以一定速度冷却，或在两相区上部温度进行变形，可形成这种显微组织。典型组织形貌见图9。5 2 1基体m a t r i x在两相或更多相的显微组织中，连续的或占优势的

16、相形成的组分。典型组织形貌见图1 0、图1 1。5 2 2n 相p h a s e钛的一种同素异晶体，具有密排六方晶体结构，出现在p 转变点以下。典型组织形貌见图1 2 和图1 3。5 2 3针状aa c i c u l a rn从8 相冷却时成核长大或马氏体分解形成的a 相。其典型的长宽比为1 0：1。在显微照片上，针状a 多半呈现针状形貌，而在三维空间则可呈现针状、凸透镜状或扁平状形貌。典型组织形貌见图1 4。5 2 4球状“g l o b u l a ra球形的等轴a，见5 1 7“等轴组织”。典型组织形貌见图1 5。5 2 5片状“组织p l a t e l e t 口s t r u

17、c t u r e与针状a 相比，长宽比较小的a 组织。这种显微组织是n 或a p 合金从具有较高p 相的温度区间加工并以中等速度冷却形成的。典型组织形貌见图1 6。5 2 6片状“p l a t e l e t“呈片状排列的a 相，在魏氏组织中经常以集束或畴的形式出现。a 片间也可能有p 相。典型组织形貌见图1 6。5 2 7初生ap r i m a r yn从最后的”p 相区上部加热保留下来的a 相。典型组织形貌见图1 7。5 2 8次生ns e c o n d a r yn在a p 相区加热，冷却过程中p 相分解产生的a 相。典型组织形貌见图1 8。5 2 9拉长的“e l o n g

18、a t e d“在单向加工时形成的条状n，一般长宽比大于3：1。典型组织形貌见图1 9。5 3 0晶界ag r a i nb o u n d a r yn存在于原始p 晶界上的初生a 或转变a 相。可能是连续或不连续的，也可能伴有大块a。通常是从p 相区缓冷到a p 相区而形成的。典型组织形貌见图2 0。5 3 1大块nb l o c k y 比初生Q t 显著粗大，并且更多角化的a 相。是由单向加工引起的。可通过p 再结晶或采用全p 加工再进行a+p 加工予以消除。它与周围正常组织相比显微硬度没有明显差别。典型组织形貌见5G B T6 6 1 1 2 0 0 8图2 1。5 3 2纤维状as

19、 t r i n g yn经无方向性的金属加工，拉长和扭曲的小板条a，但未破碎或再结晶。也称为“蠕虫a”。5 3 3马氏体m a r t e n s i t e从p 相以很快的速度冷却，以非扩散转变形成的a 产物，含有过饱和的口稳定元素，亦称马氏体a。典型组织形貌见图2 2。5 3 4a(六方马氏体)“p r i m e(h e x a g o n a lm a r t e n s i t e)8 相以非扩散转变形成的过饱和非平衡六方晶格a 楣。常常与针状n 难以区分。区分的特征是马氏体片截止在原始p 晶界而针状n 常在这些晶粒边界成核。长宽比为1 0：1 或更大。5 3 5一(斜方马氏体)a

20、-d o u b l ep r i m e(o r t h o r h o m b i cm a r t e n s i t e)在一些合金中由p 相以非扩散转变形成的过饱和非平衡斜方相。也可能由加工应变引起，可以用适当的中间退火来消除。5 3 6啦组织E 2s t r u c t u r e由有序a 相如T i。(A 1，S n)等组成的组织，可采用x 射线衍射或电子衍射测定。出现在a 稳定元素含量高的合金中。5 3 7p 相Bp h a s e钛的一种同素异晶体，具有体心立方晶体结构。出现在a 转变点以上。5。3 8晶间pi n t e r g r a n u l a rp位于a 晶粒闻的

21、p 相，在p 稳定元素低的合金中，在等轴a 组织的情况下产生，常以小岛状存在。典型组织形貌见图2 3。5 3 9亚稳定pm e t a s t a b l eB一种非平衡的p 相，在随后的处理及使用中由于热或应变能的激发可部分的或全部的转变成马氏体、a 或共析分解产物。典型组织形貌见图2 4。5 4 0时效pa g e dp时效时形成的特别细小的a 沉淀在p 基体上。5 4 1中间相i n t e r m e d i a t ep h a s e一种可区别的同类相，其成分与相邻相互不扩散，如T i H 和T i O。5 4 2Y 结构Ts t r u c t u r e一种有序的钛铝化合物，其

22、化学计量比为T i A l，是面心立方晶体结构。5 4 3m 相。p h a s e通过成核长大形成的一种非平衡亚显微相，一般认为它是从p 相析出a 相时的过渡相，淬火或等温6G B T6 6 1 1 2 0 0 8形成的，出现在亚稳定口合金及富p 含量的a p 合金中，并严重引起脆性。淬火c t，形成时成分不发生变化。等温c t，通常是在2 0 0 C 5 0 0 C 时效时保留的p 相形成的。典型组织形貌见图2 5。5 4 4氢化物相h y d r i d ep h a s e当钛中氢含量超过其溶解度时形成的T i H。相，一般是由于处在特殊环境下造成的。典型组织形貌见图2 6。5 4 5

23、p 斑p f l e c k在a 一8 显微组织中转变的贫n 和或富p 相区。这一富8 相区具有比周围区域较低的p 转变点。B 斑中a 相的含量较少，它的初生a 形貌可能与周围组织中的初生a 形貌不同。典型组织形貌见图2 7。5 4 6金届问化合物i n t e r m e t a l l i cc o m p o u n d通常在合金系中以一定的原子比出现、固溶范围很窄的相，一般是脆性。如(T i Z r)5 S i 3 等。典型组织形貌见图2 8。5 4 7a 层口c a s e富集氧、氮及碳的a 稳定表面层，通常是在高温下暴露于空气中形成的。a 层通常硬而脆，认为是有害的。典型组织形貌见

24、图z 9。5 4 8高间隙缺陷(H I D)h i g hi n t e r s t i t i a ld e f e c t(H I D)由局部很高的氧、氮及碳等间隙元素富集而引起的a 稳定区，其硬度显著高于附近的区域。这些间隙元素提高口转变点，并产生高的硬度，通常使n 相变脆。此种缺陷通常称为I 型缺陷或低密度缺陷(L D I)，这些缺陷通常与孔洞和裂纹有关。典型组织形貌见图3 0。5 4 9高铝缺陷(H A D)h i g ha l u m i n i u md e f e c t(H A D)铝含量异常高的a 稳定区，含有大量的初生a 相，其显微硬度稍高于附近的区域。也称为型缺陷。当这

25、种a 被拉长时则称做“带状a”。典型组织形貌见图3 1。5 5 0贫p 区p-l e a nr e g i o n在a p 显微组织中p 稳定元素异常低的区域，含有大量的初生a 相，其显微硬度与附近区域无明显差别。典型组织形貌见图3 z。5 5 1网篮组织b a s k e t w e a v ep 区加热经较大的p 区变形、在a+p 区终止变形后得到的组织，变形量达5 0 或更大，原始p 晶界得到基本破碎，a 片或a+8 小片短而歪扭，并具有较小的纵横比，且各a 集束交错排列。典型组织形貌见图3 3。5 5 2蠕虫w o r m y“见5 3 2 纤维状d。5 5 3高密度夹杂h i g h

26、d e n s i t yi n c l u s i o n(H D I)比基体密度高的夹杂物，通常指钨或铌元素集中的区域。通过x 射线很容易发现，而且比基体亮度高。典型组织形貌见图3 4。G B T6 G 1 1 2 0 0 8固1 原始p 晶粒10 0 x(b)自*析m 目B 粒T B 2图2a-p 组织T C 4图3 集束T C 4G B T6 6 11 2 0 0 8图8 双套组织图9 双态组织囤1 0 基体(p 基体)图1 1(a)+基体(转变P 基体图1 1(b)a+基体(转变P 基体)囤1 5 球状“T C 4针状图1 6 片状T C 4图17 初生T C 4囤1 8 初生a+次

27、生nT C l图2 0 晶界T C 4图2 1 太块nT C l囤2 3 晶间pT C 4圉2 4 亚稳定PT B 220 0 0 x懿C a)围2 8 金属问化台物(T i Z r)s S i：篱图2 9 层T C A鬻瓣享；：鬻鬟薹i 譬萼羹ii、二1I 一一1 j j?譬j，谤蒸黼霪麓蒸图3 0 高间隙缺陷T C 4图3 1 高铝缺陷T C l l8 0 xT 吼正常区H v-3 0 0；偏斩区H v=4 9 3)2 0 0 X图3 2 贫B ET C 9图3 3 向篮组织T C 45 0 0 x图3 4 高密度夹杂T C 25 0 汉语拼音索Ba 层。5 4 7*p 钛合金3 7a-p

28、 组织5 1 3n 钛合金3 5n 稳定元素5 1n 相5 2 2n 转变点5 67(六方马氏体)5 3 4a，(斜方马氏体)5 3 5组织5 3 6P 斑5 4 5P 共析稳定元素5 3p 钛合金”3 8P 同晶稳定元素5 2P 退火4 4P 相5 3 7P 转变点5 7M f 5 9M s 5 8Y 结构-”5 4 2相5。4 3B变形合金2 5不可热处理合金2 9C初生a 5 2 7次生n 5，2 8淬火4 8D大块n 5 3 1等温退火4 5等轴组织5 1 7碘法钛3 2G高间隙缺陷(H I D)5 4 8高铝缺陷(H A D)5 4 9G B T6 6 1 1 2 0 0 8高密度夹

29、杂工业纯钛固溶热处理“H海绵钛“合金-合金元素J基体金属元素“基体集束间隙元素“近n 钛台金一金属间化合物晶间B 晶界“K可热处理合金”L拉长的孪晶M马氏体P片状n 组织片状a 贫P 区Q纤维状a 氢化物相球状a R蠕虫n 337，32145668089885 惦汜旧埘弪吣川搬蚴洲姚：曼猢蚴泌 妻锄叫泌沁一j|一一一一一|一一一一一一一一一一一G B T6 6 1 1 2 0 0 8S时效时效P 双重退火双套组织双态组织钛合金退火网篮组织魏氏组织无序口TW-4 9亚稳定p“5 4 0有序结构“4，6原始B 晶粒5 1 95 2 03 44 25 5 15 1 65”X消豫应力退火4，11 8YZ5 3 95 1 05 1 2杂质2 4再结晶退火4 3针状口5 2 3置换元素5 4中间合金2 7中间相5 4 1铸造合金2 6转变p“5 1 5