Титановые сплавы
Титановые сплавы
ВТ1-00 и ВТ1-0

Технический титан. Металлургическая промышленность поставляет полуфабрикаты технического титана двух марок ВТ1 - 00 и ВТ1 - 0 отличающихся содержанием примесей (кислорода, азота, углерода, железа, кремния и др.). Это материалы малой прочности, причем титан ВТ1 - 00, содержащий меньше примесей, отличается меньшей прочностью и большей пластичностью. Основное достоинство технического титана — высокая технологическая пластичность, что позволяет получать из него даже фольгу.
Прочностные свойства титана могут быть повышены нагартовкой но при этом сильно снижаются пластические свойства. Снижение характеристик пластичности выражено сильнее, чем
повышение характеристик прочности, так что нагартовка не самый лучший способ улучшения комплекса свойств титана.
К недостаткам титана следует отнести высокую склонность к водородной хрупкости, в связи с чем содержание водорода не должно превышать 0,008 % в титане ВТ1 - 00 и 0,01 % в ВТ1 - 0.
 
Сплав ВТ5 (ВТ5Л)
Сплав ВТ5 (ВТ5Л) легирован только алюминием. Алюминий относится к числу наиболее распространенных легирующих элементов в титановых сплавах. Это обусловлено следующими преимуществами алюминия перед оста­льными легирующими компонентами:
а) алюминий широко рас­пространен в природе, доступен и сравнительно дешев;
б) плот­ность алюминия значительно меньше плотности титана, и поэтому введение алюминия повышает их удельную прочность;
в) с увеличением содержания алюминия повышается жаропроч­ность и сопротивление ползучести сплавов титана;
г) алюминий повышает модули упругости;
д) с увеличением содержания алю­миния в сплавах уменьшается их склонность к водородной хрупкости.
Сплав ВТ5 отличается от технического титана большей прочностью и жаропрочностью. Вместе с тем алюминий значительно уменьшает технологическую пластичность титана. Сплав ВТ5 деформируется в горячем состоянии: куется, прокатывается, штампуется. Из него изготовляют прутки, профили, поковки, штам­повки. Тем не менее, его предпочитают применять не в деформиро­ванном состоянии, а в виде фасонного литья (в этом случае ему присваивают марку ВТ5Л). Сплав предназначен для изготовления деталей систем управления, внутреннего набора фюзеляжа, сварных деталей и узлов, длительно работающих (10 000 ч) при температурах до 400 °С.

Сплав ВТ5-1
Сплав ВТ5-1 относится к системе Ti—Al—Sn. Олово улучшает технологические свойства сплавов титана с алюминием, замедляет их окисление, повышает сопротивление ползучести. Этот сплав,  по прочностным характеристикам относится к материалам средней прочности, мало чувствителен к надрезу, имеет удо­влетворительный предел выносливости, сохраняет значительную жаропрочность до 450 °С. Сплав ВТ5-1 более технологичен, чем ВТ5, и из него изготавливают все виды полуфабрикатов, получаемых обра­боткой давлением, в том числе: листы, плиты, поковки, штамповки, профили, трубы и проволоку. Сплав сваривается всеми видами сварки, причем сварные соединения и основной металл почти равно­прочны. Сплав термически не упрочняется.
При применении этого сплава для работы при криогенных темпе­ратурах содержание примесей должно быть сведено к минимуму, так как они вызывают хладноломкость, состав сплава с пониженным содержанием примесей обозначают ВТ5-1кт. За рубежом сплав Ti—5A1—2,5Sn аналогично применяют в двух вариантах: для обычного назначения и для работы при криогенных температурах. Во втором случае также ограничивают содержание примесей и обозначают сплав как Ti—5AI—2,5Sn ELI.

Сплав ПТ-7М
Сплав ПТ-7М относится к малолегированным, малопрочным и высокопластичным сплавам системы Ti—Al—Zr. Он довольно легко деформируется не только при повышенных, но и комнатной температуре, что обусловлено небольшим содержанием в нем алюминия. Сплав производится в основном в форме горячепрессованных, горячекатаных и холоднодеформированных труб. Высокая пластичность сплава позволяет получать из него особо тонкостенные трубы. Сплав ПТ-7М применяют в основном для изготовления раз­личного рода трубопроводов, работающих при комнатной и повы­шенных температурах в агрессивных средах.

Сплав ОТ4-0
Сплав ОТ4-0 малой прочности и высокой технологичности. Марганец повышает технологичность при горячей обработке давлением Сплав псевдо - a -класса с небольшим количеством b - фазы. Термически не упрочняется. Основными полуфабрикатами являются: листы, ленты, полосы, прутки, поковки, штамповки. Хорошо деформируется в горячем и холодном состояниях, допускает штамповку при комнатной температуре; хорошо сваривается всеми видами сварки. Используется в деталях для изготовления которых требуется высокая технологичность при холодной штамповке.

Сплав ОТ4-1
Сплав ОТ4-1 относится к числу наиболее технологичных титано­вых сплавов; является малопрочным, малолегированным псевдо а-сплавом системы Ti—Al—Mn. Он хорошо деформируется в горячем и холодном состояниях и предназначен в основном для изготовления листов, лент и полос. Из них получают также плиты, поковки, прутки, трубы и профили. Листовая штамповка деталей простой формы может производиться в холодном состоянии; при штамповке деталей сложной формы необходим подогрев до 500 °С. Сплав хорошо сваривается всеми видами сварки, причем прочность и пластичность сварного соединения практически одинаковы с основным металлом. Сплав ОТ4-1 предназначен для изготовления деталей, работающих до температуры 350 °С в течение не более 2000 ч и до 300 °С — не более 30 000 ч и изготавливаемых с применением сварки, штамповки и гибки. В отожженном состоянии сплав ОТ4-1 применяется для изготовления деталей типа обшивок крыла, закрылков, внутреннего набора крыла. Полный отжиг проводится при 640—690 °С (листовые полуфабрикаты и детали из них) и при 740—790 °С (прутки, поков­ки, штамповки и т.п. и детали из них); неполный отжиг — при 520-560 °С.
Недостатки этого сплава: сравнительно невысокая прочность; очень большая склонность к водородной хрупкости (содержание иодорода не должно превышать 0,005 %).

Псевдо а-сплав ОТ4
Псевдо а-сплав ОТ4 относится к той же системе Ti—A1—Мп, что и ОТ4-1, но отличается от него большим содержанием алюминия. В связи с этим он прочнее сплава ОТ4-1. Этот сплав средней прочности. Вместе с тем сплав ОТ4 менее пластичен и техноло­гичен, чем сплав ОТ4-1. Сплав хорошо деформируется в горячем и ограниченно холодном состояниях. Его поставляют в виде листов, плит, профилей, труб, прутков. Основные операции листовой штам­повки (вытяжка, гибка, отбортовка) осуществляются в холодном состоянии. При штамповке сложных по конфигурации деталей требу­ется подогрев. Сплав ОТ4 хорошо сваривается аргонодуговой, контак­тной (точечной, роликовой, стыковой) и электронно-лучевой сваркой. Сплав обладает хорошей термической стабильностью и предназначен для изготовления деталей, работающих при температурах до 350 °С в течение 2000 ч и до 300 °С — 30 000 ч. Сплав термически не упро­чняется, единственный вид термической обработки, которому он подвергается, это полный или неполный (для снятия остаточных напряжений) отжиг. Полный отжиг проводят при 660—710°С (листо­вые полуфабрикаты и детали из них) и при 740—790 °С (прутки, поковки, штамповки и т.п. и детали из них); неполный отжиг — при 545-585 °С.

Сплав ВТ18 (ВТ18У)
Сплав ВТ18 (ВТ18У) системы Ti-Al-Zr—Mo-Nb-Si относится к высокопрочным псевдо а-сплавам. Большое содержа­ние алюминия и циркония обеспечивает высокое сопротивление ползучести и высокую длительную прочность до температур 550 - 600°С. Это один из наиболее жаропрочных титановых сплавов. Пластические свойства и технологичность при обработке давлением у сплава ВТ 18 ниже, чем у сплавов типа ОТ4. Поэтому он предна­значен в основном для производства прутков, поковок и штамповок.
Оптимальное сочетание свойств сплава обеспечивает отжиг при температурах 900 - 950 °С, выдержка 1 - 4 ч, охлаждение на воздухе. Помимо этого применяют двойной отжиг: при 900 - 980 °С 1 - 4 ч + при 550 - 680 °С 2 - 8 ч, что позволяет получить более высо­кое сопротивление разрыву сплава при 600 °С (770 МПа вместо 670 МПа).
Сплав ВТ 18 рекомендуется для деталей, работающих длительно (до 500 ч) при 550 - 600 °С и кратковременно (детали разового действия) — до 800 °С.

Псевдо a-сплав ВТ18У
Псевдо a-сплав ВТ18У отличается от ВТ18 более низким содержанием алюминия и циркония, а также дополнительным легированием оловом. В связи с этим он несколько технологичнее ВТ18. Поэтому из него получают не только прутки, поковки и штамповки, но и листы, хотя и с большим трудом. Термическая обработка полуфабрикатов из сплава ВТ18У производится по режимам, принятым для сплава ВТ18. По жаропрочным свойствам сплав ВТ18У не уступает сплаву ВТ 18 и рекомендуется для тех же условий эксплуатации, что и сплав ВТ 18.

Псевдо a-сплав ВТ20
Псевдо a-сплав ВТ20 принадлежит к системе Ti—Al—Zr—Mo—V. Довольно высокое содержание алюминия обеспечивает значительную прочность и жаропрочность этого сплава. Его пластичность и технологичность при обработке давле­нием ниже, чем у сплавов типа ОТ4. Тем не менее он хорошо дефор­мируется в горячем состоянии и поставляется в виде поковок и штамповок толщиной до 250 мм, профилей, прутков, плит и листа. В листовом варианте этот сплав по жаропрочным харак­теристикам уступает только сплаву ВТ18У. Из этого сплава изготовляют сварные кольца из горячекатаных и прессованных профилей, а также цельнокатаные кольца. Сплав хорошо свари­вается всеми видами сварки, применяемыми для титановых сплавов. Механические свойства сварного соединения не уступа­ют свойствам основного металла. Сплав ВТ20 может свариваться с титановыми сплавами ВТЗ-1, ОТ4, ОТ4-1, ВТ5-1, ВТ6, ВТ14, ВТ5Л, ВТ21Л. Этот сплав поставляется также в виде фасонного литья под маркой ВТ20Л.
Единственным видом термической обработки сплава ВТ20 являет­ся отжиг. Полный отжиг проводят при температурах 700—800 °С для снятия наклепа от предшествующих операций обработки давлением. Неполный отжиг листов и прутков для снятия остаточных напряже­ний проводят при 600—650 °С. Сварные соединения отжигают при
650-750 °С.
Сплав ВТ20 применяют для изготовления обшивок крыла, деталей и сварных узлов, длительно работающих при температурах от —70 до 450 °С (6000 ч) - 500 °С (3000 ч).

Сплавы типа ВТ6
Сплавы типа ВТ6 (Ti—6A1—4V) (a + b)-класса относятся к числу наиболее распространенных за рубежом титановых сплавов. Сплав Ti—6А1—4V используется для изготовления крупногабаритных свар­ных и сборных конструкций летательных аппаратов, для изготовле­ния баллонов, работающих под внутренним давлением в широком интервале температур от 196 до 450 °С, и целого ряда других конструктивных элементов. По данным зарубежной печати, около 50 % используемого в авиакосмической промышленности титана приходится на сплав Ti—6A1—4V, аналогом которого являются отечес­твенные сплавы типа ВТ6.
Такое широкое распространение этого сплава объясняется удач­ным его легированием. Алюминий в сплавах системы Ti—Al—V повышает прочностные и жаропрочные свойства, а ванадий относится к числу тех немногих легирующих элементов в титане, которые повышают не только прочностные свойства, но и пластичность.
Наряду с высокой удельной прочностью сплавы этого типа облада­ют меньшей чувствительностью к водороду по сравнению со сплавами ОТ4 и ОТ4-1, низкой склонностью к солевой коррозии и хорошей технологичностью.
Сплавы хорошо деформируются в горячем состоянии. Из сплавов типа ВТ6 получают прутки, трубы, профили, поковки, штамповки, плиты, листы. Они свариваются всеми традиционными видами свар­ки, в том числе и диффузионной. При сварке ЭЛС прочность сварного шва практически равна прочности основного материала, что выгодно отличает этот сплав от ВТ22.
Сплавы типа ВТ6 применяют в отожженном и термически упро­чненном состояниях. Отжиг листов, тонкостенных труб, профилей и деталей из них обычно проводят при 750—800 °С с последующим охлаждением на воздухе или вместе с печью. Отжиг прутков, поко­вок, штамповок и других крупногабаритных полуфабрикатов и деталей из них проводят при 750—800 "С. Охлаждение вместе с печью крупных полуфабрикатов предотвращает их коробление, а для мелких деталей позволяет избежать .частичной закалки. Однако в последнее время было доказано, что целесообразно повысить температуру отжига до 900—950 °С, что приведет к повышению вязкости разрушения и ударной вязкости при сохранении высоких пластических свойств из-за формирования смешанной структуры с большой долей пластинчатой составляющей. Двойной отжиг также позволяет повысить вязкость разрушения и сопротивление коррозионному
 
Сплав ВТ14
Сплав ВТ14 относится к высокопрочным термически упрочняемым титановым (а + b)-сплавам мартенситного типа системы Ti—A1—Мо—V. Этот сплав хорошо деформируется в горячем состоянии и из него получают прутки, трубы, профили, листы, плиты, поковки, штамповки. Листовую штамповку сплава в отожженном или закаленном состоянии с небольшими деформациями можно проводить в холодном состоянии, но основные операции штам­повки удается успешно провести лишь при повышенных температурах.
Сплав удовлетворительно сваривается всеми видами сварки, применяемыми для титана. Для восстановления пластичности сварного соединения после сварки необходимо проводить отжиг. Сплав применяют в отожженном и термически упрочненном состояниях. Отжиг листов, прутков, поковок, штамповок и деталей из них осу­ществляют при температурах 740—810 °С. Термическое упрочнение состоит из закалки с температуры 870—910 °С и старения при 480— 560 °С в течение 8 - 16 ч.
Сплав рекомендован для изготовления штампосварных конструкций, длительно работающих при температурах до 400 °С.
 
Сплав ВТ16
Сплав ВТ16 относится к высокопрочным (а + b)-сплавам той же системы Ti—A1—Мо—V, что и ВТ 14, но отличается от последнего меньшим содержанием алюминия и большим содержанием Р-стабили­заторов. В связи с этим сплав ВТ 16 по сравнению со сплавом ВТ 14 содержит больше р-фазы в отожженном состоянии (10 % — в ВТ14, 25—30 % — в ВТ16). Благодаря высокому содержанию р-фазы сплав ВТ 16 отличается высокой технологичностью. Он хорошо деформиру­ется не только в горячем, но и в холодном состоянии, что обусловлено не только (а + b)-структурой, но и невысоким содержанием алюминия. Хотя ,из сплава ВТ 16 можно изготавливать почти все виды полуфабрикатов, основная часть продукций из него — проволока и прутки диаметром от 4 до 20 мм, полученные прокаткой или волочением. Это связано с тем, что сплав ВТ 16 предназначен в основном для изготовления деталей крепления: болтов, винтов, заклепок и т.д. Состав этого сплава подбирался специально к услови­ям работы этих деталей.
К структуре прутков, предназначенных для изготовления деталей крепления, предъявляются довольно строгие требования: она должна быть мелкозернистая и однородная. Помимо этого, предъявляются повышенные требования к геометрическим размерам прутков и качеству их поверхности.
Состав сплава ВТ 16 определяет также хорошую его свариваемость и высокую пластичность сварного соединения непосредственно после сварки. Сплав ВТ16 применяют в отожженном и термически упрочненном состояниях. Листы, тонкостенные трубы, профили и детали из них отжигают при температурах 680—790 °С, а прутки, толстостенные трубы и профили при 770—790 °С. Для термического упрочнения сплав закаливают с 780—830 °С и затем подвергают старению при 560—580 °С в течение 4—10 ч. Сплав в закаленном и состаренном состоянии с временным сопротивлением разрыву, 1200 МПа мало чувствителен к концентраторам напряжений: надрезу, перекосу и т.п.
Сплав ВТ 16 может применяться для изготовления деталей крепле­ния и других элементов самолетных конструкций длительной работы при температурах до 350 °С.
 
Сплав ВТЗ-1
Сплав ВТЗ-1 системы Ti—Al—Mo—Cr—Fe—Si относится к высокопрочным (а + b) - сплавам мартенситного класса. Алюминий в сплаве ВТЗ-1 упрочняет а- и b-фазы и уменьшает плотность сплава. Эвтектоидообразующие b-стабилизаторы хром, железо и кремний упрочняют а- и b-фазы и повышают прочностные и жароп­рочные свойства при умеренных температурах. Молибден не только увеличивает прочностные и жаропрочные свойства сплава, но и затрудняет эвтектоидный распад b-фазы, повышая термическую стабильность.
Сплав хорошо деформируется в горячем состоянии; из него получают катаные, прессованные и кованые прутки, катаные и прессованные профили, различные поковки и штамповки, полосы, плиты, раскатные кольца, в опытном порядке — трубы. Сплав удовлетворительно сваривается всеми видами сварки, применяемыми для титана. После сварки необходимо проводить отжиг для восстановления пластичности сварного соединения.
Изделия из сплава ВТЗ-1 обычно применяют после изотермического отжига, который состоит из нагрева при температурах 870— 920 °С и изотермической выдержки при 630—680 °С в течение 2—5 ч с последующим охлаждением на воздухе. После такого отжига сплав приобретает стабильную (а + b)-структуру, которая обеспечивает наиболее высокую термическую стабильность и максимальную пластичность. После одинарного отжига при температурах 800—850 °С сплав имеет большую прочность, чем после изотермического, но меньшие пластичность и термическую стабильность. Прочностные свойства сплава можно несколько повысить закалкой при 840—900 °С с последующим старением при 500—620 °С в течение 1—4 ч. Однако упрочняющая термическая обработка применяется редко, так как приводит к снижению термической стабильности сплава.
Сплав ВТЗ-1 используется при изготовлении деталей двигателей, работающих длительное время (до 6000 ч и более) при температурах до 400 °С; деталей типа арматуры, ушковых болтов; деталей системы управления.
В последнее время наметилась тенденция к замене сплава ВТЗ-1 сплавом ВТ6, по-видимому, в основном в связи с тем, что сплав Ti—6A1—4V успешно используется многие годы в зарубежной практике для изготовления самых ответственных конструкций. Дополни­тельным легированием удается повысить прочностные свойства сплава Ti—6A1—4V при сохранении удовлетворительной пластичности, мо механические свойства сварных соединений при этом значительно ухудшаются, так что при свариваемости, в частности, электронно-лучевой сваркой, сплавы типа ВТ6 не имеют себе равных, кроме, может быть, сплава ВТ20.
 
Сплав ВТ22
Сплав ВТ22 (a + b)-класса относится к сильнолегированным высокопрочным сплавам системы Ti—Al—Mo—V—Fe—Cr. По содержанию b-стабилизирующих элементов сплав 1ГГ22 близок ко второй критической концентрации (К* ~ 1,0). Структура и свойства сплава ВТ22 сильно зависят от колебания химического состава в пределах, установленных техническими условиями. В зависимости от содержания легирующих элементов его структура после закалки из b -области может быть представлена или одной b-фазой, или b-фазой и мартенситом. Таким образом, по структуре в закаленном состоянии — это сплав переходного класса.
Сплав обладает хорошей технологической пластичностью при горячей обработке давлением. Из него получают прутки, профили, трубы, поковки, штамповки, плиты. Сплав удовлетворительно сваривается сваркой плавлением, аргонодуговой сваркой, сваркой под флюсом, роликовой и точечной сваркой. После сварки необходимо проводить отжиг для повышения комплекса механических свойств сварного соединения.
Сплав ВТ22 применяют в отожженном и термически упрочненном состояниях. Структура отожженного сплава ВТ22 представлена примерно равными количествами а- и b-фаз, и поэтому он относится к самым прочным титановым сплавам в отожженном состоянии. Его прочностные свойства в отожженном состоянии такие же, как у сплавов ВТ6, ВТЗ-1, ВТ 14 после закалки и старения. Это открывает новые возможности использования титановых сплавов в крупногабаритных изделиях, когда упрочняющая термическая обработка затруднена. Из сплава ВТ22 могут быть изготовлены поковки и штамповки массой в несколько тонн.
Для обеспечения наилучшего сочетания прочностных и пластических характеристик сплав ВТ22 подвергают отжигу по довольно сложному режиму: нагрев при 820—850 °С в течение 1—3 ч, охлаждение с печью до 740—760 °С, выдержка 1—3 ч, далее охлаждение на воздухе и последующий нагрев до 500—650 °С в течение 2—4 ч. .Дополнительное упрочнение сплава ВТ22 может быть достигнуто закалкой с температур 720—780 °С и старением при 480—600 °С в течение 4—10 ч. Временные сопротивление разрыву закаленного сплава составляет 1000—1100 МПа при удлинении 10—15 %, а соста­ренного — 1300—1600 МПа при удлинении 5—10 %.
Сплав предназначен для получения высоконагруженных деталей и конструкций, длительно работающих до температур 350—400 °С. Из него изготавливают силовые детали фюзеляжа, крыла, штамповки, детали системы управления, крепежные детали типа ушковых болтов.

Сплав ВТ9
Сплав ВТ9 обеспечивает более высокие прочностные и жаропрочные свойства по сравнению со сплавом ВТ6 за счет высокого содержания алюминия и легированием кремния. Предназначен для работы при 400 – 500 °С. Двойной отжиг обеспечивает оптимальное сочетание механических свойств; содержание b - фазы после отжига примерно 10%. Сплав термически упрочняется путем закалки и старения. Основными вида полуфабриката являются прутки, поковки, штамповки и плиты. Удовлетворительно деформируется в горячем состоянии. Технологические свойства при обработке давлением хуже, чем у сплава ВТ6. Сварка не рекомендуется. В основном применяется в деталях ГТД (дисках, лопатках) и других деталях компрессора.

Сплав ВТ8
Сплав ВТ8 обеспечивает более высокие прочностные и жаропрочные свойства по сравнению со сплавом ВТ6 за счет высокого содержания алюминия и легированием кремния. Максимальная рабочая температура 480 0С. Сплавы ВТ8-1 и ВТ8-1М превосходят сплавы ВТ3-1 и ВТ9 по термической стабильности, пластичности, технологичности и характеристикам трещиностойкости. Двойной и изотермический отжиги обеспечивают оптимальное сочетание свойств; содержание b - фазы в отожженном сплаве примерно 10%. Сплав термически упрочняется. Основными вида полуфабриката являются прутки, поковки, штамповки и плиты. Удовлетворительно деформируется в горячем состоянии. Технологические свойства при обработке давлением хуже, чем у сплава ВТ6. Сварка не рекомендуется. В основном применяется в деталях ГТД (дисках, лопатках компрессора низкого давления, деталях крепления вентилятора).

Сплав ВТ35
Сплав ВТ35 высоколегированный псевдо - b - сплав с b - фазой, легко сохраняющейся при  охлаждении; сплав ВТ35Л сохраняет b фазу в процессе естественного охлаждения. Обладает большой прокаливаемостыо. В закаленном состоянии сплав обладает высокой пластичностью и способен к холодной деформации. Старение приводит к существенному упрочнению (sв > 1200МПа; d = 6%) при высокой вязкости разрушения. Применяется для изготовления листов, фольги, фасонных отливок. Удовлетворительно обрабатывается давлением в горячем состоянии; после закалки способен к холодной деформации. В основном используется в сотовых конструкциях, анкерных гайках и длинномерных листовых лонжеронах.

« Назад к статьям
Подбор товара
1
Выберите металл:
2
Выберите тип:
3
Выберите марку:
Диаметр:

от:    до:

Длина:

от:    до:

Количество:

от:    до: