GB T 6611-2008 钛及钛合金术语和金相图谱.pdf

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1、ICS 7712050H 64 a亘中华人民共和国国家标准GBT 661 12008代替GBT 66111986，GBT 8755-1988钛及钛合金术语和金相图谱Terminology and metallographs for titanium and titanium alloys2008-06-09发布 2008-1201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19刖 罱GBT 66112008本标准修订时参照了SAE AS 1814-2003。本标准代替GBT 6611-1986钛及钛合金术语和GBT 8755 1988钛及钛合金术语金相图谱。本标准与G8

2、T 66111986和GBT 8755一1988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Io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：GBT 6611 1986；GBT 8

3、755-1988。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21合金alloy由基体金属元素和添加元素及杂质所组成的金属物质。22基体金属元素basic metallic element合金中含量占支配地位的金属元素。23合金元素alloying element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。24杂质impurity金属中存在的，并非有意加入或保留的金属或非金属元素。25变形合金wrought alloy主要用于塑性变形制造加工产品的合金。26

4、铸造合金casting alloy主要用生产铸件的合金。27中间合金master alloy只作为加入料用以调节成分或控制杂质的合金。28可热处理合金heat-treatable alloy可用适当的热处理方法强化的合金。29不可热处理合金non-heat-treatable alloy不能用热处理方法明显强化的合金。3钛及钛合金31海绵钛titanium sponge用镁或钠还原四氯化钛获得的非致密金属钛。GBT 661 12008GBT 6611200832碘法钛iodide-process titanium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999。3

5、3工业纯钛commercial titanium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99。34钛合金titanium alloy以钛为基体金属含有其他合金元素及杂质的合金。35“钛合金 口titanium alloy含有a稳定元素，在室温稳定状态基本为a相的钛合金。36近n钛合金 near a titanium alloy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10的钛合金。37“一p钛合金a-p titanium alloy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1050。如TC4、

6、TCll等。38p钛合金p titanium alloy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TB5、TB6等。4热处理41消除应力退火stress relieving使产品残余应力减少又不引起组织再结晶的热处理。42退火annealing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。43再结晶退火recrystallization annealing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。44p退火B annealing合金在p转变点以上适当温度进行的退火。45等温退火 isothermal anneali

7、ng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。2GBT 66”一200846双重退火duplex annealing分两阶段加热，每次都进行空冷的热处理，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。47固溶热处理solution heat treating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。48淬火quenching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

8、。49时效aging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51稳定元素 n stabilizer优先溶解于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。52p同晶稳定元素p isomorphous stabilizer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。53P共析稳定元素B eutectoid stabilizer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

9、型合金元素有铁、铬和锰。54置换元素 substitutional element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。55间隙元素interstitial element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。56“转变点ntransns标志a和*p相区之间的相界温度。57P转变点p transus平衡n相存在的最高温度。3GBT 66 11200858Ms冷却过程中口相开始转变为马氏体相的最高温度。59Mf马氏体转变终止温度。510有序结构orde

10、red structure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orientation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。512原始P晶粒prior P grain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。ap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。13np组织a-p structure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。514集束colonies

11、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。515转变P transformed P局部或连续的组织，从p转变点以上或np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ap组成。片状a可能被p相隔离，可能并存初生a相。典型组织形貌见图4。516魏氏组织widmanstatten structure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

12、见图5。517等轴组织equiaxed structure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ap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。518孪晶twin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。519双套组织two-suit structure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。4GBT 66112008520双态组织bimodal structure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

13、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。521基体matrix在两相或更多相的显微组织中，连续的或占优势的相形成的组分。典型组织形貌见图10、图11。522n相phase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12和图13。523针状a acicular n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10：1。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14。524球状“globular a球形的等轴a，见517“等轴

14、组织”。典型组织形貌见图15。525片状“组织platelet口structure与针状a相比，长宽比较小的a组织。这种显微组织是n或ap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16。526片状“platelet“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16。527初生a primary n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17。528次生n secondary n在ap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18。529拉长的“elongated“在单向加工时形成的条状n

15、，一般长宽比大于3：1。典型组织形貌见图19。530晶界a grain boundary n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ap相区而形成的。典型组织形貌见图20。531大块n blocky比初生Qt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5GBT 66112008图21。532纤维状a stringy n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”。533马氏体martens

16、ite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22。534a(六方马氏体) “prime(hexagonal martensite)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10：1或更大。535一(斜方马氏体)a-double prime(orthorhombic martensite)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。536啦组织E2 structure由

17、有序a相如Ti。(A1，Sn)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。537p相B phase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。38晶间p intergranular p位于a晶粒闻的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23。539亚稳定p metastable B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24。540时效p aged p时效时形成的特别细小的a沉淀在p基体上。541中间相int

18、ermediate phase一种可区别的同类相，其成分与相邻相互不扩散，如TiH和TiO。542Y结构T structure一种有序的钛铝化合物，其化学计量比为TiAl，是面心立方晶体结构。543m相。phase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6GBT 66112008形成的，出现在亚稳定口合金及富p含量的ap合金中，并严重引起脆性。淬火ct，形成时成分不发生变化。等温ct，通常是在200C500C时效时保留的p相形成的。典型组织形貌见图25。544氢化物相hydride phase当钛中氢含量超过其溶解度时形成的TiH。相，一般是由于处

19、在特殊环境下造成的。典型组织形貌见图26。545p斑pfleck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27。546金届问化合物intermetallic compound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(TiZr)5Si3等。典型组织形貌见图28。547a层口case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。典型组织形貌见图z9。548高间隙缺陷(HID)high interst

20、itial defect(HID)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(LDI)，这些缺陷通常与孔洞和裂纹有关。典型组织形貌见图30。549高铝缺陷(HAD)high aluminium defect(HAD)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。当这种a被拉长时则称做“带状a”。典型组织形貌见图31。550贫p区p-lean region在ap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

21、附近区域无明显差别。典型组织形貌见图3z。551网篮组织basketweavep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50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33。552蠕虫wormy“见532纤维状d。553高密度夹杂high density inclusion(HDI)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34。GBT 6G112008固1原始p晶粒1 00 x(b)自*析m目B粒TB2图2 a-p组织TC4图3集束TC

22、4GBT 661 12008图8双套组织图9双态组织囤10基体(p基体) 图11(a)+基体(转变P基体图11(b)a+基体(转变P基体)囤15球状“TC4针状图16片状TC4图1 7初生TC4 囤18初生a+次生n TCl图20晶界TC4 图21太块n TCl囤23晶间p TC4圉24亚稳定P TB2 2 000 x懿Ca)围28金属问化台物(TiZr)sSi：篱图29层TCA鬻瓣享；：鬻鬟薹i譬萼羹ii、二1 I一 一1jj?譬j，谤蒸黼霪麓蒸图30高间隙缺陷TC4 图31高铝缺陷TCll 80xT吼正常区Hv-300；偏斩区Hv=493)200X图32贫BE TC9图33向篮组织TC4

23、500x图34高密度夹杂TC2 50汉语拼音索Ba层。547*p钛合金37a-p组织513n钛合金35n稳定元素51n相522n转变点567(六方马氏体)534a，(斜方马氏体)535组织536P斑545P共析稳定元素53p钛合金”38P同晶稳定元素52P退火44P相537P转变点57Mf59Ms58Y结构-”542相5。43B变形合金25不可热处理合金29C初生a527次生n5，28淬火48D大块n531等温退火45等轴组织517碘法钛32G高间隙缺陷(HID)548高铝缺陷(HAD)549GBT 66112008高密度夹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aR蠕虫n337，32145668089885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GBT 66112008S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-49 亚稳定p“540 有序结构“4，6 原始B晶粒51952034425515165”X消豫应力退火4，118YZ539510512杂质24再结晶退火43针状口523置换元素54中间合金27中间相541铸造合金26转变p“515