Високоміцні титанові сплави

Титанові сплави середньої міцності

До цієї групи відносяться сплави з межею міцності s = 750-1000 МПа, а саме: a-спла-ви марок ВТ5 і ВТ5-1; псевдо-a-сплави марок ОТ4, ВТ20; (a + b)- сплави марок ПТ3В, а також ВТ6, ВТ6С, ВТ14 в отожженном стані.

Сплави ВТ5, ВТ5-1, ОТ4, ВТ20, ПТ3В, ВТ6С, що містять невелику кількість b-фази (2-7% b-фази в рівноважному стані), зміцнюючої термообробці не піддаються і використовуються в отожженном стані. Сплав ВТ6С іноді застосовують термічно зміцненим стані. Сплави ВТ6 і ВТ14 використовують як в отожженном, так і в термічно зміцненим стані. В останньому випадку їх міцність стає вище 1000 МПа, і вони будуть розглянуті в розділі, присвяченому високоміцних сплавів.

Ці сплави, разом з підвищеною міцністю, зберігають задовільну пластичність в холодному стані і гарну пластичність у гарячому стані, що дозволяє одержувати з них всі види напівфабрикатів: листи, стрічку, профілі, кування, штампування, труби та ін. Виняток становить сплав ВТ5, з якого аркуші й плити не виготовляють із-за невисокою технологічної пластичності.

Всі среднепрочные сплави добре зварюються всіма видами зварювання, застосовуваними для титану. Міцність і пластичність зварного з'єднання, виконаного зварювання плавленням, близька до міцності і пластичності основного металу (для сплавів ВТ20 і ВТ6С це співвідношення становить 0,9-0,95).

Оброблюваність різанням цих сплавів гарна. Корозійна стійкість до більшості агресивних середовищ аналогічна технічному титану ВТ1-0.

Застосування. Дані сплави рекомендується застосовувати для виготовлення виробів листової штампуванням (ОТ4, ВТ20), для зварних деталей і вузлів, для штампозварних деталей (ВТ5, ВТ5-1, ВТ6С, ВТ20) та ін. Сплав ВТ6С широко застосовується для виготовлення судин і ємностей високого тиску. Деталі й вузли з сплавів ОТ4, ВТ5 можуть довго працювати при температурах до 400 ° С і короткочасно - до 750 ° С; з сплавів ВТ5-1, ВТ20 - тривало при температурах до 450-500 ° С і короткочасно - до 800-850 ° С. Сплави ВТ5-1, ОТ4, ВТ6С також рекомендуються для застосування в холодильній і криогенній техніці (табл. 17.9).

До цієї групи відносяться сплави з межею міцності s > 1000 МПа, а саме (a + b)- сплави марок ВТ6, ВТ14, ВТ3-1, ВТ22. Висока міцність в цих сплавах досягається зміцнюючої термообробкою (загартування + старіння). Виняток становить високолегований сплав ВТ22, який навіть у отожженном стані має s > 1000 МПа.

Зазначені сплави поряд з високою міцністю зберігають гарну (ВТ6) і задовільну (ВТ14, ВТ3-1, ВТ22) технологічну пластичність у гарячому стані, що дозволяє одержувати з них різні напівфабрикати: листи (крім ВТ3-1), прутки, плити, кування, штампування, профілі та ін. Сплави ВТ6 і ВТ14 в отожженном стані (s у " 850 МПа) можуть піддаватися холодної листового штампування з малими деформаціями.

Ці сплави мають задовільною зварюваність всіма видами зварювання, застосовуваними для титану. Для забезпечення необхідного рівня міцності і пластичності обов'язково проводять повний відпал, а для сплаву ВТ14 (при товщині деталей, що зварюються 10-18 мм) рекомендується проводити загартування з подальшим старінням. При цьому міцність зварного з'єднання (зварювання плавленням) становить не менше 0,9 від міцності основного металу. Пластичність зварного з'єднання близька до пластичності основного металу.

Оброблюваність різанням задовільна. Обробку різанням сплавів можна проводити як в відпаленном, так і в термічно зміцненим стані.

Дані сплави володіють високою корозійною стійкістю в отожженном і термічно зміцненим станах у вологій атмосфері, морській воді, у багатьох інших агресивних середовищах, як і технічний титан.

Термічна обробка. Сплави ВТ3-1, ВТ6, ВТ6С, ВТ14, ВТ22 піддаються гарту і старіння (див. вище). Рекомендовані режими нагрівання під гарт і старіння для монолітних виробів, напівфабрикатів і зварних деталей наведені в табл. 17.10.

Охолодження при гарті проводиться у воді, а після старіння - на повітрі. Повна прожарювана забезпечується для деталей з сплавів ВТ6, ВТ6С з максимальним діаметром до 40 мм, а з сплавів ВТ3-1, ВТ14, ВТ22 - до 60 мм.

Для забезпечення задовільного поєднання міцності і пластичності сплавів з (a + b)- структурою після гарту і старіння необхідно, щоб їх структура перед зміцнюючої термічною обробкою була рівноосьової або "корзинового плетіння". Приклади вихідних мікроструктур, що забезпечують задовільні властивості, наведені на рис. 17.4 (1-7 типи).

Вихідна голчаста структура сплаву з наявністю кордонів первинного зерна b-фази (8-9 типи) при перегріві після гарту і старіння або отжига призводить до шлюбу - сниженнию міцності і пластичності. Тому необхідно уникати нагріву (a + b)- сплавів до температур вище температури поліморфного перетворення, так як перегріту структуру виправити термічною обробкою неможливо.

Нагрівання при термічній обробці рекомендується робити в електричних печах з автоматичним регулюванням і реєстрацією температури. Для попередження утворення окалини підігрів готових деталей і листів необхідно проводити в печах із захисною атмосферою або із застосуванням захисних покриттів.

При нагріванні під гарт тонких листових деталей для вирівнювання температури і зменшення жолоблення їх на під печі укладається сталева плита товщиною 30-40 мм. Для гарту деталей складної конфігурації і тонкостінних деталей застосовуються фіксуючі пристосування для попередження жолоблення і повідці.

Після проведення високотемпературної обробки (загартування або відпалу) в печі без захисної атмосфери напівфабрикати, не піддаються подальшій обробці, повинні пройти гідропіскоструминне обробку або обробку корундовим піском, а листові вироби - ще й травлення.

Застосування. Високоміцні титанові сплави застосовуються для виготовлення деталей і вузлів відповідального призначення: зварні конструкції (ВТ6, ВТ14), турбіни (ВТ3-1), штампосварные уз-ли (ВТ14), високонавантажені деталі і штамповані конструкції (ВТ22). Ці сплави можуть довго працювати при температурах до 400 ° С і короткочасно до 750 ° С.

Особливість високоміцних титанових сплавів як конструкційного матеріалу - їх підвищена чутливість до концентраторам напруги. Тому при конструюванні деталей з цих сплавів необхідно враховувати ряд вимог (підвищену якість поверхні, збільшення радіусів переходу від одних перерізів до інших і т. п.), аналогічних тим, які існують при застосуванні високоміцних сталей.

Порошкові сплави титану. Застосування методів порошкової металургії для виробництва титанових сплавів дозволяє при тих же експлуатаційні властивості, що й у литого або деформованого матеріалу, домогтися зниження до 50% вартості та часу виготовлення виробів. Титановий порошковий сплав ВТ6, отриманий гарячим изостатическим пресуванням (ГИП), володіє тими ж механічними властивостями, що і гнучкий сплав після отжига. Загартованому і состаренному деформуємому сплаву ВТ6 порошковий сплав поступається в міцності, але перевершує в пластичності

Застосування сплавів титану: обшивки літаків, морських суден, підводних човнів; корпусів ракет і двигунів; дисків і лопаток стаціонарних турбін і компресорів авіаційних двигунів; гребних гвинтів; балонів для зріджених газів; ємностей для агресивних хімічних середовищ та ін.

Дата добавления: 2014-01-11