小序

GR2纯钛具有密度小、耐侵蚀性好和人体亲和性较好等特点，，，，，，可以用来制作手表框及表盖。。。。。。由于手表兼具装饰性功效，，，，，，敌手表用钛材的外貌和组织匀称性要求较高，，，，，，若是质料保存组织不匀称或其他缺陷时，，，，，，会影响制品的雅观和使用。。。。。。

GR2纯钛棒材在平端头工序中，，，，，，会泛起如图１所示缺陷，，，，，，此类缺陷呈点状，，，，，，不规则地漫衍在棒材端部，，，，，，且会沿棒材纵向延伸，，，，，，延伸长度依据缺陷巨细而定。。。。。。此类缺陷在端面打磨、抛光后越发显着，，，，，，呈浮凸状。。。。。。图２所示为带有缺陷的GR2纯钛棒材制成表盖后点状缺陷的形貌。。。。。。从图中可见，，，，，，棒材经由切断、锻压、冲压、打磨、抛光后，，，，，，点状缺陷并没有消除，，，，，，反而越发显着，，，，，，严重影响了手表的雅观和使用。。。。。。因此，，，，，，划分对此类典范缺陷的化学因素、显微组织和维氏硬度等举行测试，，，，，，并对点状缺陷爆发的缘故原由及应对步伐举行剖析，，，，，，以期能够解决此类问题。。。。。。

1、实验

实验质料为GR2纯钛棒材，，，，，，规格为φ20ｍｍ，，，，，，化学因素如表１所示。。。。。。棒材端面典范点状缺陷见图３，，，，，，图中可见ａ、ｂ两处缺陷，，，，，，视察发明ａ处缺陷颜色较深，，，，，，与基体反差较大；；；；；；；外貌有凸起征象，，，，，，并有孔洞；；；；；；；且漫衍集中，，，，，，呈块状区域。。。。。。ｂ处缺陷呈发散状，，，，，，漫衍区域较大，，，，，，外貌有凸起征象。。。。。。

为了进一步剖析缺陷区域与基体组织的差别，，，，，，沿典范缺陷ａ区和ｂ区中心部位（图３中画线位置）沿棒材纵向切割。。。。。。接纳OLYMPUSPMG3型倒置式显微镜视察其断面显微组织；；；；；；；接纳401MWD型数显显微维氏硬度计丈量ａ、ｂ两处缺陷和基体的显微硬度，，，，，，保压时间为30ｓ，，，，，，加载载荷为300ｇ；；；；；；；接纳JSM-6460扫描电镜的EDS附件剖析缺陷区域的化学因素；；；；；；；接纳岛津公司EPMA-1600型探针显微剖析仪（EPMA）对ａ区纵向微量元素举行定量剖析。。。。。。

2、效果与讨论

2.１　纵向显微组织剖析

缺陷样品沿纵向切割后的显微组织如图４所示，，，，，，放大倍数均为50倍。。。。。。图４ａ、ｂ、ｃ划分为缺陷ａ区上端面、中部和下端面的显微组织，，，，，，图４ｄ、ｅ、ｆ划分为缺陷ｂ区上端面、中部和下端面的显微组织。。。。。。

由纵向显微组织可以看出，，，，，，缺陷ａ区和缺陷ｂ区均呈条带状，，，，，，沿棒材纵向延伸，，，，，，有一定的区域性；；；；；；；缺陷以外的基体组织为典范纯钛等轴α组织，，，，，，晶粒品级约为９级，，，，，，晶粒巨细匀称，，，，，，晶界清晰，，，，，，并且无“沿纵向延伸”这种征象。。。。。。

图４ａ中缺陷ａ区可见显着孔洞，，，，，，并且沿纵向拉长；；；；；；；从图４ｂ、ｃ可以看出，，，，，，缺陷ａ区纵向中部和下端面部没有孔洞，，，，，，可是金相组织同周围正常部位相比泛起出异常，，，，，，可看到沿着棒材纵向有显着的条带状延伸，，，，，，有显着的区域性，，，，，，界线清晰，，，，，，呈集束状；；；；；；；

集束内的显微组织无论形貌照旧晶粒巨细都与双方基体组织一致，，，，，，只是在集束区内的晶粒有“褶皱”征象，，，，，，这种组织形貌应为ａ区端面缺陷延伸至该处“弱化”的一种体现，，，，，，并未造成组织的改变，，，，，，只是影响界面形貌，，，，，，最终缺陷区域逐渐消逝。。。。。。

图４ｄ、ｅ、ｆ为典范缺陷ｂ区的纵向显微组织。。。。。。由图中可见，，，，，，该区域两头面和中部区域显微组织基本一致，，，，，，呈发散状的纵向延伸，，，，，，缺陷区与基体区保存过渡区域，，，，，，且弥散漫衍；；；；；；；缺陷区组织为条带状，，，，，，并且与基体逐渐过渡，，，，，，从没有显着的晶界演变为晶界逐渐清晰的拉长状晶粒，，，，，，最终演变为晶界完整的等轴组织。。。。。。

综上，，，，，，缺陷区域包括孔洞及异常组织等冶金缺陷，，，，，，且均沿棒材纵向拉长、延伸，，，，，，这是由于钛锭在铸造、热轧加工成棒料时，，，，，，孔洞等缺陷沿纵向被拉长并残留在质料当中。。。。。。

2.2　显微硬度测试

图５为GR2纯钛棒材各区域显微硬度漫衍图。。。。。。

从图中可以看出，，，，，，缺陷区域（ａ区和ｂ区）的显微硬度值显着高于基体，，，，，，为3420～3696MPa，，，，，，约为基体显微硬度的２倍。。。。。；；；；；；；遄橹捕嚷衍较匀称，，，，，，为

1607～1803MPa；；；；；；；缺陷ａ区域周围基体硬度划分为1793、1803MPa，，，，，，略高于缺陷ｂ区周围基体的硬度，，，，，，说明两处缺陷对周围基体组织显微硬度的影响水平差别，，，，，，缺陷ａ区对基体显微硬度影响较大。。。。。。

２.３　化学因素剖析

为了剖析缺陷区域化学因素，，，，，，使用EDS能谱仪对上述样品基体和两缺陷区域举行因素检测，，，，，，效果如表２所示。。。。。。从EDS剖析效果可见，，，，，，基体与缺陷区域主元素因素一致，，，，，，均为Ti，，，，，，无其他因素差别，，，，，，由于EDS检测的精度有限，，，，，，推断应属于微量的杂质含量差别。。。。。。使用EPMA剖析要领对缺陷区域ａ举行面扫描剖析，，，，，，由于Ｈ元素质量较小，，，，，，对Ti、Fe、C、N、O举行剖析，，，，，，效果如图６所示。。。。。。

其中，，，，，，C、Ti、Fe的色带怀抱单位为质量分数（w％），，，，，，N、O的色带怀抱单位为特征Ｘ射线强度。。。。。。由EPMA剖析效果可见，，，，，，Ti、Fe、C、O元素含量匀称一致，，，，，，缺陷区域与基体部分含量相近，，，，，，无显着区别；；；；；；；N元素浓度在缺陷区域显着高于周围基体。。。。。。由此可见，，，，，，缺陷区域显微组织和显微硬度的差别是由于N元素的异常漫衍（氮富集）导致的。。。。。。

3、刷新步伐

通常来说，，，，，，钛与氮的亲和性较高，，，，，，氮元素会对金属钛的机械性能爆发影响。。。。。。氮含量过高时，，，，，，钛会变硬变脆。。。。。。综上，，，，，，GR2纯钛棒材中的点状缺陷应为熔炼时势部爆发了氮富集，，，，，，其中一些氮以气泡的形式残留在铸锭当中；；；；；；；钛锭中有气泡残留的地方经铸造轧制加工后，，，，，，气泡爆发的孔洞沿纵向被拉长残留在质料当中；；；；；；；由于金属钛中氮元素会对证料机械性能爆发影响，，，，，，钛锭在铸造、热轧加工成棒料时由氮富集所导致的机械性能异常部位则沿棒料被纵向拉长；；；；；；；棒料经横向切割、抛光后，，，，，，氮富集导致的机械性能异常部位就泛起了外貌异常（浮凸状）征象。。。。。。因此，，，，，，剖析以为该缺陷爆发的主要缘故原由是铸锭熔炼时爆发了氮富集，，，，，，原质料或者熔炼时的情形控制环节泛起了某些问题。。。。。。

通过对铸锭的真空电弧熔炼历程举行剖析，，，，，，爆发该问题的缘故原由应为：①海绵钛的贞洁度不高，，，，，，低品质海绵钛中含有富N的TIN颗粒，，，，，，熔炼时未剔除清洁；；；；；；；②在电极焊接时未接纳有用的；；；；；；；げ椒，，，，，，焊接时大气介质导致N元素增添。。。。。。后续在熔炼历程中针对以上两点举行改善、验证，，，，，，预先举行海绵钛的筛选，，，，，，剔除氮化的海绵钛块（TIN）、带残渣或富铁及伴生元素的海绵钛块；；；；；；；电极组焊时用氩气；；；；；；；さ壤胱雍附，，，，，，阻止焊缝泛起发蓝等氧化、氮化征象。。。。。。经由几批次验证，，，，，，制品棒材组织匀称，，，，，，无点状缺陷等类似缺陷，，，，，，该问题获得显着改善。。。。。。

4、结论

(1) GR2纯钛棒材端部点状缺陷具有以下特质：宏观可见凸起征象，，，，，，其中一些有孔洞；；；；；；；缺陷区域沿棒料纵向延伸，，，，，，显微组织同周围正常组织相比泛起异常；；；；；；；缺陷区域的显微硬度约为基体显微硬度的２倍；；；；；；；缺陷区域位N含量较高（氮富集）。。。。。。

(2) 氮元素会对金属钛的机械性能爆发影响，，，，，，氮含量过高钛会变硬变脆。。。。。。文中所述GR2纯钛棒材中的点状缺陷应为铸锭熔炼时势部爆发了氮富集，，，，，，可能原由于：一是海绵钛里含有富N的TIN颗粒，，，，，，熔炼时未剔除清洁；；；；；；；二是在电极焊接时未接纳有用的；；；；；；；げ椒，，，，，，焊接时接触大气导致N元素增添。。。。。。

(3) 熔炼纯钛铸锭时预先举行海绵钛的筛选，，，，，，剔除氮化的海绵钛块（TIN），，，，，，电极组焊时用氩气；；；；；；；さ壤胱雍附，，，，，，阻止与大气接触，，，，，，可有用阻止此类缺陷。。。。。。

参考文献

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[2] 有数金属质料加工手册编写组．有数金属质料加工手册［M］．北京：冶金工业出书社，，，，，，1984．

[3] 王海，，，，，，魏芬绒，，，，，，崔文俊，，，，，，等．超低间隙TC4钛合金形变热处置惩罚工艺［J］．质料热处置惩罚学报，，，，，，２2015，，，，，，36(1)：52-55．

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