发布日期：2024-11-9 21:29:23
引言
GB/T2965-2007《钛及钛合金棒材》[1]在我国钛工业的发展进程中起到了基础的推动作用，为化学工业、航空航天、火力、海水淡化、体育休闲用品、生活用品、船舶领域提供了大批量的钛及钛合金棒材。随着科技工业的进步，工业生产设备的提升，钛及钛合金棒材、棒坯逐步向大规格方向发展，原有的尺寸规格已无法满足现有的产品需求，不同牌号的钛及钛合金棒材得到大力推广，但目前仍无可执行的国家标准，现阶段GB/T2965-2007急需修订相关技术条款，以适应工业的发展；同时随着GB/T3620.1-2016《钛及钛合金牌号和化学成分》[2]的颁布实施，钛及钛合金牌号也做了相应变化，也促使GB/T2965-2007急需修订，从而完善我国钛及钛合金标准体系，为持续提高军民标准通用化进程打好基础。目前，新版标准GB/T2965-2023《钛及钛合金棒材》[3]已于2023年9月7日发布，2024年4月1日起正式实施。
本标准发布实施后，将进一步优化钛及钛合金加工产品国家标准体系，使我国一般工业用钛及钛合金棒材质量达到甚至领先国际棒材水平，提高我国钛及钛合金棒材的市场适配度，以及国际市场的竞争力，为国内钛及钛合金棒材的订货、生产和检验提供更优的选择和指导。鉴于此，为方便国家标准的使用和推广，笔者主要介绍了钛及钛合金棒材国家标准的制修订过程，技术指标确定的依据，为标准的使用者提供一个较为清晰、明确的解读。
1、GB/T2965标准的演变
YB766-1970《钛及钛合金棒材》[4]首次发布于1970年，是我国第一项钛及钛合金棒材标准。标准由较为常用的TA1、TA2、TA3、TA5、TA6、TA7、TA8、TB1、TB2、TC1、TC2、TC4、TC5、TC6、TC7、TC8、TC9和TC10共18个钛及钛合金牌号组成，主要涉及热锻、热轧和热挤压三种工艺生产的钛及钛合金棒材，热锻棒材直径范围为15～200mm，其中方棒边长范围为25～100mm；挤压棒直径或边长范围为8～30mm；轧棒直径范围为8～80mm。其技术要求覆盖了相应牌号棒材的化学成分、外形尺寸及其允许偏差、拉伸性能、表面质量和低倍组织。因国家标准化管理机构发生变更，1982年对冶标YB766-1970《钛及钛合金棒材》开始了首次修订，修订后的国家标准GB2965-1982《钛及钛合金棒材》[5]为强制性国家标准，主要扩大了产品规格范围；增加了棒材的冶炼方式；增加了附录A棒材的热处理规范；增加了显微组织和超声检测可由供需双方协商的技术要求。同时，明确罗列各牌号钛及钛合金化学成分，便于标准的使用和查阅。
GB2965-1987《钛及钛合金棒材》[6]在1982版的基础上增加了新研制并成熟应用的TC11钛合金，删除了使用率较低的TB1、TC5、TC8三种钛合金；考虑到材料的熔炼方式无法在产品检验时进行验证，删除了材料的熔炼方式；增加了室温力学性能中屈服强度σ0.2的技术要求，为后续该指标的确定打下基础。同时，从本次修订开始，产品的试验方法基本以国家标准为主，这也标志着我国钛及钛合金材料检验国家方法标准体系基本完善。
GB/T2965-1996《钛及钛合金棒材》[7]再次将标准修订为推荐性国家标准。随着钛及钛合金国家标准体系的完善以及各标准之间分类细化，本次修订最核心的理念是将标准定义为一般工业用钛及钛合金棒材，删除了之前标准中对材料冲击韧性、布氏硬度等特殊要求，将主要的技术指标集中于材料最基础的室温和高温拉伸性能的考核。与此同时，增加了牌号TA0、TA9、TA10、TC12及其技术要求，删除牌号TC7。
GB/T2965-2007《钛及钛合金棒材》修订了力学性能要求所对应的棒材横截面积和截面厚度的规定；扩大了棒材的尺寸范围：最小直径或截面厚度从8mm变为＞7mm，棒材的最大直径从200mm扩大到230mm，退火态棒材的长度范围扩大为300～3000mm；根据GB/T3620.1中工业纯钛牌号及其化学成分的修订情况，将工业纯钛的牌号相应修改为TA1、TA2、TA3、TA4；增加了TA13、TA15、TA19、TC4ELI等钛合金牌号及其技术要求；提高了棒材直径或截面厚度的尺寸允许偏差要求。近年来，在钛及钛合金棒材的研制应用中，不仅实现了新型钛合金棒材的批量化生产和应用，并将其产品范围进行了大幅度的扩展，对其尺寸允许偏差、力学性能、取样规定等技术要求进行了较大的改变，产品实物的技术要求也达到了国外先进技术标准水平。因此，修订国家标准GB/T2965-2007《钛及钛合金棒材》的时机已成熟。
2、GB/T2965-2023标准解析
GB/T2965-2023与GB/T2965-2007相比，整体要求上进行了大范围的改动，淘汰了挤压和拉拔工艺，仅保留锻造和轧制两种工艺生产的棒材技术要求；增加了TA1G、TA2G、TA3G、TA4G、TA18、TB6、TC17、TC18、TC21、TC25等钛及钛合金牌号及其技术要求，标准主要修订点包含：术语和定义、产品分类、外形尺寸及其允许偏差、热处理制度、力学性能、试验方法、取样规定、检验结果的判定等相关内容。
2.1术语和定义
随着国家标准GB/T6611[8]、GB/T34647[9]、GB/T38982[10]的相继发布实施，为了增加国家标准行业用语的一致性，增加了术语和定义，引用上述标准中如钛合金、普通退火、等温退火、直径、长度、平直度、切斜度等术语和定义。
2.2产品分类
鉴于型号使用要求，对GB/T3620.1-2016进行修订，以保证相关钛及钛合金牌号与早期项目研制牌号技术要求保持一致。GB/T2965-2023的修订增加了主要应用于紧固件、化工领域中结构件用轴、杆等仍在使用，GB/T2965-1994中TA1、TA2、TA3纯钛牌号及其技术要求；增加了有望大力推广，部分产品已成熟应用于民用市场的新型钛及钛合金棒材牌号TA1G、TA2G、TA3G、TA4G、TA18、TB6、TC17、TC18、TC21、TC25及其技术要求。同时，本次修订将产品规格从“＞7～230mm”修改为“7～100mm”，看似规格缩小，实际上主要基于以下2个方面的考虑。
a)国家标准GB/T32185-2015《钛合金大规格棒材》[11]中产品规格为“100～300mm”，GB/T2965修订后，将与该标准在规格衔接上协调一致，方便用户按不同规格产品订货时进行选择。
b)原标准GB/T2965-2007中3.3.2条为“棒材横截面积不大于64.5cm2且矩形棒的截面厚度不大于76mm时，其纵向室温力学性能应符合表2的规定”，修订后为“棒材的直径或截面厚度不大于100mm时，其室温力学性能应符合表3的规定”，从而与实际检测棒材性能的产品规格范围保持一致，避免标准在使用过程中产生异议，故本次修订实际上扩大了棒材检测室温力学性能的规格范围。同时，将退火态产品的长度范围从“300～3000mm”扩大到“300～5000mm”。
2.3外形尺寸及其允许偏差
按照需方市场对于棒材精度的高标准、严要求，配合上原材料生产商设备能力和工艺技术水平的不断提升。宝钛主导制定了适用于现阶段对棒材外形尺寸及其允许偏差等技术要求不同需求的国家标准GB/T39799-2021《钛及钛合金棒材和棒材尺寸、外形、重量及允许偏差》[12]，本次修订对棒材外形尺寸及其允许偏差的技术要求进行直接引用，其中包括直径允许偏差，定尺及倍尺长度允许偏差、切斜度和平直度等外形尺寸及其允许偏差的相关规定。近年来，随着需方对产品超声检测、尺寸精度、外观质量等技术要求的不断加严，现各原材料生产厂家很少接到以黑皮状态供货的合同，本次修订将黑皮交货的供货状态删除。同时，在满足现有生产方式、加工精度的前提下，删除了挤压和拉拔的相关技术要求。
2.4热处理制度
将资料性附录A纳入文件正文，作为推荐性热处理制度进行规定，便于标准使用者的查询和使用，并对本次新增和修改的钛及钛合金牌号的推荐热处理制度进行规定，具体依据如下：
a)标准新增了GB/T2965-1996中TA1、TA2、TA3三个纯钛牌号，其热处理制度仍按GB/T2965-1996的规定执行。
b)基于军民融合政策，为使国家标准的适用性更强，适用范围更广，对比GJB2218A-2018《航空用钛及钛合金棒材和锻坯规范》[13]中TA13的推荐热处理制度，GB/T2965-2007中规定的范围却更小，不利于生产应用，本次修订依据GJB2218A-2018的规定对TA13的推荐热处理制度进行调整。
c)为后期国家标准“简标行动”落实落地，以及标准融合的顺利进行，新增了TA18、TB6、TC21、TC25钛合金牌号，其热处理制度依据GB/T32185-2015中的规定执行。
d)鉴于TC17、TC18钛合金在重要领域应用日渐成熟，为加速钛合金推广和应用，本次修订增加TC17、TC18两种钛合金，其推荐的热处理制度主要参照相应型号标准的规定执行。
2.5力学性能
本次修订涉及的产品力学性能主要包括新增钛及钛合金牌号力学性能的确定，以及原标准中相关牌号技术指标的调整。本次修订恢复了GB/T2965-1996中TA1、TA2、TA3三种纯钛牌号，力学性能按其规定执行。
TA18、TB6、TC17、TC18、TC21和TC25钛合金的力学性能的技术指标主要依据相应型号标准和供需双方签订的技术协议确定。
GB/T2965-2007中TA5的室温拉伸性能要求过严，断后生产率和断面收缩率无法稳定达到考核指标，考虑到TA5棒材主要应用于舰船领域，在查阅大量数据和标准后，依据《中国材料工程大典》[14]、GB/T2965-2007及供需双方签订的技术协议对TA5棒材的断后生产率和断面收缩率进行调整。新增钛及钛合金牌号的室温拉伸性能见表1，新增钛合金高温力学性能见表2。
2.6试验方法
YS/T1262-2018[15]是利用ICP-OES法测定海绵钛、钛及钛合金中化学元素的方法标准，其优点是可同时进行多元素含量的测定，更符合检测人员的实际操作，显著提高工作效率，但缺点在于无法对气体元素
进行测定，本次修订在保证化学成分检测合理的情况下，统一检验方法，故增加YS/T1262-2018以规范、统一检测方法，以弥补标准只用GB/T4698[16]分析化学成分所带来的实际检测方法执行不一致，检测效率低的问题。
国家标准GB/T228[17]和GB/T4338[18]已完成修订，分别被GB/T228.1[19]和GB/T228.2[20]代替，经核实，新版标准技术要求可完全覆盖旧版要求。因此，将相应拉伸方法进行修订。国家标准GB/T23605-2020《钛合金β转变温度测定方法》[21]已于2021年正式发布实施，完全可以满足β转变温度的测定要求，如需方确需其他方法进行β转变温度的检查验收，可在订货单中进行规定。因此，本次修订将β转变温度试验方法由“β转变温度用金相淬火法或其他方法测定”修改为“产品的β转变温度按GB/T23605的规定进行”。
2.7取样规定
结合生产实际，参照国际先进标准的取样要求，细化产品取样规定。GB/T2965-2007中只对产品的取样方向（纵向）进行了规定，并未对产品取样的具体位置进行详细规定，实际取样位置均依靠经验或行业默认的方式进行，存在因人员差异等因素的不确定性。本次修订，着重对力学性能和显微组织的取样位置进行了明确规定。依据钛行业中相关型号标准以及国际先进标准中对取样位置的推荐要求，将本次标准的取样位置确定为当直径或截面厚度不大于38mm时，在棒材中心或1/2截面厚度处取纵向；当直径或截面厚度大于38mm时，在棒材D/4或1/4截面厚度处取纵向。同时，增加了产品取样的其他要求按GB/T23604-2009《钛及钛合金产品力学性能试验取样方法》[22]的规定执行的要求。从而统一试样在制备过程中的具体要求，保证生产检验和用户复验试样状态的一致性，增强试验结果的一致性。
2.8检验结果的判定
加严控制低倍组织和显微组织检验结果的判定，与近期换版修订的其他钛及钛合金加工材国家标准保持一致，不允许当判定结果不合格时，逐根检验，合格者交货的要求，统一修改为：“当低倍组织、显微组织检验结果不合格时，判定该批产品不合格。”
2.9附录B
本次修订删除了资料性附录B，但具体内容均已纳入文件正文。原附录B中牌号及其化学成分符合GB/T3620.1的规定；工业纯钛的室温力学性能符合GB/T2965-2023中表2的规定。
3、结语
GB/T2965-2023《钛及钛合金棒材》的修订是以国际先进标准为标杆，加强了原材料标准体系化建设，完善了“十四五”原材料标准体系，建立了覆盖产品全生命周期、上下游协同的标准体系，促进资源节约和材料合理应用。
GB/T2965-2023经6次研制修订，其中涉及的钛及钛合金牌号覆盖面更广，规定的技术指标更合理，将为国家标准“简标行动”的提前部署，后期标准的融合打好基础。最后，GB/T2965-2023的发布实施将有利于一般工业用钛及钛合金棒材的推广应用，保证国家标准中相关技术要求的一致性、协调性，优化了钛及钛合金加工材产品国家标准体系，解决了旧版标准在使用期间发现的各类问题，对我国钛及钛合金棒材的质量提升必将起到显著作用。
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