1、TC4 钛 合 金 厚 板（ GB/T-）编 制 说 明（ 预 审 稿 ）2013-6共 6 页 第 1 页TC4 钛合金厚板编制说明（预审稿）一、工作简况1、任务来源根据国家标准委关于下达 2011 年第二批国家标准制修订计划的通知（国标委综合201166 号）的要求，由宝钛集团有限公司和宝鸡钛业股份有限公司负责起草TC4钛合金厚板国家标准。项目计划编号：20111257-T-610，计划完成年限为 2013 年。2起草单位简况宝钛集团有限公司是我国“三五”期间为满足国防军工和尖端科技发展需要，以“902”为工程代号投资兴建的国家重点企业。现拥有“宝鸡钛业股份有限公司”、“南京钛业股份有限公
2、司”和“上海远东公司”等 10 多个控股公司、5 个全资子公司和宽厚板、复合板、装备设计制造等 10 多个二级单位。可生产钛、锆、铪、钨、钼、钽、铌、镍等有色金属及其合金达 110 多个牌号，产品类型包括：板、管、棒、丝、箔、铸件、锻件及复合材料共 6000 多种产品。经过四十多年的发展，目前已成为国内最大的以钛为主导产品的稀有金属材料专业化生产和科研基地，被誉为“中国钛城”。1999 年，被国家科技部和中国科学院认定为“高新技术企业”。2001 年首批获得国防科工委颁发的军工生产科研资格许可证。现隶属于陕西有色金属控股集团有限责任公司。宝鸡钛业股份有限公司位于陕西省宝鸡市钛城路 1 号，成立
3、于 1999 年 7 月 21 日。是由宝钛集团有限公司作为主发起人和控股股东设立的股份有限公司。是中国钛及钛合金生产和科研基地，是目前世界第四大钛加工企业和中国钛工业的龙头企业。公司拥有先进、完善的钛材生产体系和一批高素质专家队伍，从德、日、美、奥等国家引进的先进的主体装备，完善的产品质量保证体系，完备的生产体系、国际领先的工艺技术、稳定的产品质量、高效的管理以及超前的营销理念。公司的主导产品类型有钛及钛合金铸锭、铸件、管材、棒材、饼环材等锻件、板材、带材、箔材和丝材等。公司自成立以来一致注重产品的技术研发，承担了国内大部分钛加工材的科研和生产任务，引领着中国钛工业的发展和进步。共 6 页
4、第 2 页3、主要工作过程宝钛集团有限公司接到有色标委下达的制订任务后，成立了标准编写组，召开了标准项目编写启动会议，对标准编写工作进行了部署和分工。随后编制组对近年来按美国宇航标准 AMS 4911 生产的 TC4 钛合金厚板的技术水平进行了统计和分析，并结合我国大飞机项目及其他领域对 TC4 钛合金厚板的实际应用需求和生产技术现状，形成了本标准的征求意见稿。本项目主要工作过程经过了以下几个阶段：1）2012 年 3 月成立标准编制组，并明确了工作的职能和任务。2）2012 年 3 月2012 年 11 月对 TC4 钛合金厚板的生产和使用状况进行了相关资料的收集和总结，并对相关的技术资料进
5、行了对比分析。3）2013 年 1 月2013 年 6 月根据对 TC4 钛合金厚板的相关资料进行分析和总结，形成了TC4 钛合金厚板的征求意见稿。4）2013 年 6 月按照有色标委的统一安排，在青海省西宁市召开了标准讨论会，并形成如下会议纪要：2013 年 6 月 19 日至 6 月 22 日，由全国有色金属标准化技术委员会稀有金属分标委会在青海省西宁市召开了TC4 钛合金厚板等行业标准和国家标准的讨论会。来自中国有色金属标准计量质量研究所、北京有色金属研究总院、北京矿冶研究总院、赣州有色冶金研究所、宝钢特种材料有限公司、九江有色金属冶炼有限公司、宁夏东方钽业股份有限公司、广州有色金属研究
6、院、宝钛集团有限公司、宝鸡钛业股份有限公司等 10 家单位的 13 位与会代表参加了会议。与会代表认真对TC4 钛合金厚板进行了讨论，并形成如下会议纪要：a) 将 3.1.1 中“第一次熔炼可采用真空自耗电弧炉或电子束冷床炉熔炼”修改为“第一次熔炼可采用真空自耗电弧炉或冷床炉熔炼” 。b) 删除 3.4.2 条“试样坯的再加热制度” 。c) 删除 3.6 条中“需方要求并在合同中注明时，可测试板材经再加热后的室温拉伸性能，其检验结果应符合表 4 的规定。 ”。d) 将 3.8 条修改为“板材的低倍组织上不允许有分层、裂纹、气孔、偏析、金属和非金属夹杂及其他目视可见的冶金缺陷。 ”。e) 将 4
7、.6 条修改为“厚度不大于 6mm 板材的超声波检验按 YS/T XXXX 进行；厚度大于 6mm 板材的超声波检验按 GB/T 5193 进行。 ”。f) 将 5.4.1 条修改为“化学成分不合格时，判该批产品不合格。 ”。共 6 页 第 3 页g) 将 6.2 条修改为“包装、标志、运输和贮存” 。h) 将 6.3 条 d)修改为“熔炼炉号、批号、批重和张数”与会代表一致同意，标准起草单位按照以上修改要求，对标准文稿和编制说明进行修改后形成预审稿。按照有色标准委统一安排进行标准的预审。二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据1、标准编制原则本标准是按照 GB/T 1.1-2009标准化工作
8、导则 第 1 部分：标准的结构和编写的规定进行编写的。本标准在编制过程中，主要通过对我国大飞机项目所需 TC4 钛合金厚板的生产和使用状况进行了分析和总结，参考了先进的美国宇航标准 AMS 4911M，并结合相关企业标准和技术协议，形成了国家标准TC4 钛合金厚板 。2确定标准主要内容的论据2.1 化学成分由于钛合金化学活性高，易受 H、O、N 等气体元素的污染，特别是本标准是 TC4 钛合金厚板的专用标准，对杂质元素的含量要求较为苛刻，所以本标准规定生产板材的铸锭第一次熔炼可采用真空自耗电弧炉或冷床炉熔炼，随后的熔炼应采用真空自耗电弧炉熔炼，且最后一次熔炼不允许添加任何元素，以确保不受气体元
9、素的污染和保证化学成分的均匀性。为了避免由于 W 夹杂的污染影响产品最终的使用性能，本标准还规定用于熔炼铸锭的自耗电极禁止采用钨极氩弧焊进行焊。为了增加本标准和已发布实施国家标准之间的相互协调性和一致性，本标准引用了GB/T 3620.1 中规定的化学成分，通过对比化学成分的控制含量，本标准对各元素的控制范围与 AMS 4911M 一致。化学成分对比见表 1。表 1主元素，% 杂质元素，不大于，%其他元素技术标准 Ti Al V O Fe C N H Y单个 总和AMS 4911M 余量 5.506.75 3.504.50 0.20 0.30 0.08 0.05 0.015 0.005 0.1
10、0 0.40GB/T 3620.1 余量 5.506.75 3.504.50 0.20 0.30 0.08 0.05 0.015 0.005 0.10 0.402.2 尺寸允许偏差共 6 页 第 4 页本标准的尺寸允许偏差主要参考了美国宇航标准 AMS 2242 对尺寸允许偏差的规定，同时结合国内 TC4 钛合金厚板的生产工艺水平和应用需求，对其进行了适当的调整。其中本标准对厚板不平度的要求略严于 AMS 2242 的相应规定。本标准与 AMS 2242 对板材不平度要求对比见表 2。表 2规定宽度范围的不平度，不大于，mm本标准的要求 AMS 2242 的要求厚度2000 2000 1219
11、 12191524 15241829 18292134 21342438 243825004.769.50 12 15 19.05 26.99 31.75 34.92 41.28 41.289.5019.00 10 12 12.70 14.29 17.46 19.05 23.81 28.5819.0025.40 10 12 12.70 14.29 15.88 15.88 20.64 28.5825.4050.80 8 10 12.70 14.29 15.88 15.88 19.05 20.6450.8076.20 8 10 12.70 14.29 14.29 14.29 17.46 17.46
12、76.20101.60 5 8 4.76 7.94 9.54 11.11 12.70 14.29本标准规定的尺寸允许偏差均严于现行的同类国家标准，另外本标准首次在钛及钛合金产品的国家标准中增加了对板材侧边弯曲度的要求，规定板材的侧边弯曲度应不大于 3mm/m。2.3 力学性能近年来随着钛及钛合金在航空、航天、舰船、装甲、体育、建筑等领域的广泛应用，同时对 TC4 钛合金厚板的研究开发与应用也取得了突破性进展，使该合金的综合力学性能已达到了世界先进水平，加工技术也已成熟稳定。因此在规定该合金的力学性能时，参考了先进的 AMS 4911M 标准，其力学性能指标与 AMS 491M 保持一致。本标准
13、填补了目前国家标准中厚度大于 25.4mm 板材无力学性能指标考核的空白，规定力学性能指标的板材厚度扩展至 101.60mm，性能指标对比见表 3。表 3拉伸性能，不小于技术标准 状态 名义厚度/mmRm/MPa Rp0.2/MPa A50mm/% A/%本标准 退火态 4.76101.6 895 830 10 /AMS 4911M 退火态 4.76101.6 893 827 10 /2.05.0 / 105.010.0 / 10GB/T 3621 退火态10.025.0895 830/ 82.4 显微组织本标准规定的显微组织与 AMS 4911M 完全一致，同时也填补了目前国家标准中对 TC
14、4共 6 页 第 5 页钛合金板材无显微组织的要求。TC4 钛合金在 + 两相区热加工时，由于温度较高，在变形过程中， 相和 相会相继发生再结晶，能够得到等轴的 + 组织或双态组织，这两种组织形态均具有较高的疲劳强度和塑性，能达到 TC4 钛合金板材综合性能的较好匹配。因此本标准规定显微组织应是 + 两相区加工产生的组织。在原始 晶界上不允许有连续网状 组织，并应符合 2.4.1 或 2.4.2 或 2.4.3 或 2.4.4 的规定：2.4.1 在转变的 基体上分布着片状 组织和部分等轴 组织。2.4.2 在转变的 基体上分布着等轴 组织。2.4.3 在转变的 基体上分布着等轴 和拉长 组织
15、。2.4.4 不连续的、扭曲的晶界 和片状 组织。 2.5 超声波探伤本标准参照 AMS 4911M 标准规定了板材的超声波探伤要求，检验结果应符合 A1 级的规定，但 AMS 4911M 规定只有当需方要求时才进行厚度不小于 12.7mm 厚板的超声波探伤检验。本标准首次在同类国家标准中增加了厚度不大于 6.0 mm 板材的无损检验要求，即规定了采用兰姆波方法进行检验。同时也规定了厚度大于 6.0mm 板材的无损检验应按 GB/T 5193 的规定进行超声波探伤，检验结果应符合 A1 级的规定。 三、标准水平分析1. 采用国际标准的程度本标准参考 AMS 4911M 制定。其中尺寸允许偏差中
16、除了宽度和长度允许偏差外，其余尺寸允许偏差与 AMS 4911M 一致或更严；本标准所规定的力学性能考核指标、显微组织、低倍组织等要求均与 AMS 4911M 保持一致；另本标准在 AMS 4911M 规定的技术要求基础上增加了厚度不大于 6.0 mm 板材超声波探伤的要求，进一步提高了产品的质量水平。2. 国家同类标准水平的对比分析本标准是国内首次起草的 TC4 钛合金厚板专用国家标准，目前已制定的同类标准中只有 GB/T 3621-2007 中规定了 TC4 钛合金厚板的部分技术要求，但该国家标准中仅规定了厚度不大于 25mm 板材的性能指标，且对产品的规格及尺寸允许偏差的要求较低，无法满
17、足航空航天等重要用途领域对 TC4 钛合金厚板有特殊需求的规定。共 6 页 第 6 页本标准与国家同类标准相比首次增加了板材侧边弯曲度、显微组织、低倍组织、表面污染及超声波探伤等技术要求，同时也提高了板材力学性能的考核技术指标。本标准对产品尺寸允许偏差和性能指标的要求均参考了美国宇航标准，标志着我国的 TC4 钛合金厚板在产品质量上完全可以达到国外甚至超过国外先进的产品质量，可以完全满足我国航空、航天及其他领域重要用途的产品需求。通过上述综合分析，本标准的制定达到了国际先进水平。四、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系该标准的制定符合现行法律、法规的要求，本标准与其他强制性国家标准无矛
18、盾与不协调之处。五、重大分歧意见的处理经过和依据无。六、标准作为强制性或推荐性标准的建议鉴于国内目前没有关于 TC4 钛合金厚板专用的国家标准，因此建议该标准作为推荐性国家标准。七、贯彻标准的要求和措施建议，包括：组织措施、技术措施、过渡办法无。八、废止现行有关标准的建议无。九、其他应予说明的事项无。十、预期效果本标准是新制定国家标准，具有普遍性、广泛性和适用性，同时本标准在制定时参照国外先进的美国宇航标准，使制订后的产品标准指标更加先进、合理。使我国 TC4 钛合金厚板的整体质量水平完全达到了国际先进水平，在满足国内需求的同时提高了在国际市场上的竞争实力，对促进我国钛行业的发展会产生重要的影
19、响。TC4 钛合金厚板标准编制组2013-06-25 共 6 页 第 7 页标准征求意见稿意见汇总处理表标准项目名称：TC4 钛合金厚板 承办人：马忠贤 共 1页 第 1 页标准项目负责起草单位：宝钛集团有限公司宝鸡钛业股份有限公司 电话：0917-3382289 2013 年 6 月 25 日序号 章条号 意见内容 提出单位 处理意 见 备注说 明1 3.1.1修改为“用于生产板材的铸锭应经多次熔炼，第一次熔炼可采用真空自耗电弧炉或冷床炉熔炼，随后的熔炼应采用真空自耗电弧炉熔炼，且最后一次熔炼不允许添加任何元素。”。宝钢特种材料有限公司 采纳2 3.4.2 删除“试样坯的再加热制度” 。 北
20、京矿冶研究总院 采纳3 3.6删除“需方要求并在合同中注明时，可测试板材经再加热后的室温拉伸性能，其检验结果应符合表 4 的规定。 ”。中国有色金属标准计量质量研究所 采纳4 3.8修改为“板材的低倍组织上不允许有分层、裂纹、气孔、偏析、金属和非金属夹杂及其他目视可见的冶金缺陷。 ”。九江有色金属冶炼有限公司 采纳5 4.6修改为“厚度不大于 6mm 板材的超声波检验按 YS/T XXXX 进行；厚度大于 6mm 板材的超声波检验按 GB/T 5193 进行。宁夏东方钽业股份有限公司 采纳6 5.4.1 修改为“化学成分不合格时，判该批产品不合格。 ” 赣州有色冶金研究所 采纳7 6.2 修改为“包装、标志、运输和贮存” 。 广州有色金属研究院 采纳8 6.3 修改为“熔炼炉号、批号、批重和张数” 。 宝鸡钛业股份有限公司 采纳说明：（1）发送征求意见稿的单位数：10 个；（2）收到征求意见稿后，回函的单位数：8 个；（3）收到征求意见稿后，回函并有建议和意见的单位数：8 个；共 6 页 第 8 页（4）没有回函的单位数：2 个。
