Загальна характеристика деформівних титанових сплавів [10]

Сплав

Загальні відомості

Загальна

характеристика

Структура.

Термічна обробка

Напівфабрикат

Технологія

Галузь

використання

1

2

3

4

5

6

7

-сплави та псевдо--сплави

ВТ5 (Ті-5Al-1,2V-0,8Mo-0,3Zr)

Розробка ВІАМу (на початку 1950 р.). ливарний варіант – ВТ5Л. Густина 4,4 г/см³. t_пл = 980…1030°С

Сплав середньої міцності при невисокій технологічності. Алюміній підвищує міцність та жароміцність, але знижує технологічність

Однофазний сплав з -структурою. Термічною обробкою не зміцнюється

Прутки, поковки, штамповки, фасонне литво, порожні профілі, зварні кільцеві деталі

Невисока технологічна пластичність при обробці тиском. Добре зварюється усіма видами зварювання. Добрі ливарні властивості

Деталі та конструкції, які працюють тривалий час до 350…400°С

ВТ5-1

(Ті-5Al-2,5Sn-1V-0,3Zr)

Аналог закордонного сплаву Ті-5Al-2,5Sn; запропоновано ВІАМом в 1958 р. Густина 4,42 г/см³. t_пл = 950…990°С

Сплав середньої міцності. Алюміній та олово підвищують міцність та жароміцність. Олово підвищує технологічність при обробці тиском. Сплав ВТ5-1кт із зниженим вмістом домішок використовується для роботи при криогенних температурах

Однофазний сплав з -структурою. Термічною обробкою не зміцнюється

Плити, листи, стрічки, поковки, штамповки

При литві виникають деякі труднощі при введенні олова

Деталі та конструкції авіаційної

техніки, які

працюють до 400…450°С. Сплав ВТ5-1кт використовують в криогенній техниці (крильчатки насосів для подачі рідкого водню)

1

2

3

4

5

6

7

ПТ7-М

(Ti-2,2Al-2,5Zr)

Розробка ЦНДІ «Прометей» (1963 р.). Густина 4,49 г/см³

Сплав малої міцності та високої технологічності. Алюміній та цирконій забезпечують твердорозчинне зміцнення. Має високу корозійну стійкість в морській воді

Однофазний сплав з -структурою. Термічною обробкою не зміцнюється

Листи, поковки, штамповки, труби

Добре деформується як в гарячому так і холодному стані. Добре зварюється усіма видами зварювання

Трубопроводи, які працюють при

кімнатній

та підвищених (400…450°С) температурах в агресивних середовищах

ОТ4-0

(Ti-0,8Al-0,8Mn)

Сплав запропоновано ВІАМом (1963 р.). Густина 4,51 г/см³. t_пл = 860…930°С

Сплав малої міцності та високої технологічності. Марганець підвищує технологічність при гарячій обробці тиском

Сплав псевдо--класу. Термічною обробкою не зміцнюється

Листи, стрічки, штаби, прутки, поковки, штамповки

Добре деформується як в гарячому так і холодному стані. Можлива штамповка при кімнатній температурі. Добре зварюється

Деталі, при виробництві котрих вимагається висока технологічність

ОТ4-1

(Ti-1,5Al-1,0Mn)

Сплав запропоновано ВІАМом (наприкінці 1950 р.). Густина 4,55 г/см³. t_пл = 910…950°С

Сплав середньої міцності та високої технологічності

Сплав псевдо--класу. Термічною обробкою не зміцнюється

Листи, стрічки, штаби, прутки, поковки, штамповки, плити, кільцеві деталі, труби, дріт

Добре деформується як в гарячому так і холодному стані. Добре зварюється усіма видами зварювання

Конструкційний матеріал та матеріал для обшивки, тонкостінні деталі складної форми

(Ti-5Al-2,5V)

Сплав запропоновано ВІАМом (1980 р.) як замінник сплаву ОТ4

Сплав середньої міцності та високої технологічності

Сплав має меншу схильність до водневої крихкості в порівнянні зі ОТ4

Усі види напівфабрикатів

Технологічні властивості такі ж як у сплаву ОТ4

Деталі літаків, виробництво котрих потребує доброї технологічності

1

2

3

4

5

6

7

ВТ20

(Ti-6,5Al-1Мо-1V-2Zr)

Розробка ВІАМу (1965 р.). Має більш високу міцність ніж сплав ВТ6. Ливарний варіант – ВТ20Л. Густина 4,44 г/см³. t_пл = 980…1020°С

Достатньо високий вміст алюмінію забезпечує значну міцність та жароміцність сплаву

Сплав використовують у відпаленому стані. Його технологічність та пластичність при обробці тиском нижче, ніж у сплавів типу ОТ4

Прутки, листи, плити, поковки, штамповки, профілі, кільцеві деталі, порожні профілі, панелі, фасонне литво

Сплав добре деформується в гарячому стані, добре зварюється, може зварюватися з іншими титановими сплавами

Обшивка крила, корпусні деталі, деталі ГТД, зварні вузли, які працюють до 400…450°С

ОТ4-1В

(Ti-3Al-2,5V)

Сплав запропоновано ВІАМом (1980 р.) як заміник сплаву ОТ4-1. Густина 4,55 г/см³

Маломіцний, високотехнологічний сплав, аналог сплаву ОТ4-1

Сплав має меншу схильність до водневої крихкості в порівнянні

зі сплавами

системи Ti-Al-Mn

Усі види напівфабрикатів

Добре деформується як в гарячому так і холодному стані. Добре зварюється

Деталі літаків, виробництво котрих потребує доброї технологічності в холодному стані

ПТ-3В

(Ti-4Al-2V)

Розробка ЦНДІ «Прометей» (1963 р.). Густина 4,5 г/см³.

t_пл = 960…980°С

Сплав середньої міцності та високої технологічності. Має високу корозійну стійкість. Варіант сплаву ВТ-3Вкт використовується при криогенних температурах

Сплав з невеликою кількістю -фази. Термічною обробкою не зміцнюється

Усі види напівфабрикатів

Висока технологічність при гарячій і холодній обробці тиском. Добре зварюється

Вали, лопатки парових турбін, корпуса хімічних реакційних колонок, зварні ферми, підводні крила

АТ3

(Ti-3Al-1,5(Cr, Fe, Si))

Розробка ІМЕТе АН СССР (наприкінці 1950 р.). Густина 4,5 г/см³. t_пл = 940…1000°С

Сплав середньої міцності. Має високу корозійну стійкість

Сплав псевдо--класу. Термічною обробкою не зміцнюється

Листи, поковки, труби, прутки

Добре деформується як в гарячому так і холодному стані. Добре зварюється

Хімічне облад., апаратура гідролізного виробництва, труби глибокого та надглибокого буріння

1

2

3

4

5

6

7

ОТ4

(Ti-4Al-1,5Mn)

Розробка ВІАМу та та Верхнєсалдінського металургійного заводу (1957 р.). Густина 4,55 г/см³. t_пл = 920…960°С

Сплав середньої міцності. Підвищений вміст алюмінію в порівнянні зі сплавами ОТ4-0 та ОТ4-1 приводить до зростання міцності та зниженню технологічності

Сплав псевдо--класу. Термічною обробкою не зміцнюється

Листи, стрічки, штаби, прутки, поковки, штамповки, панелі, кільцеві деталі, профілі, порожні профілі

Добре деформується в гарячому та обмежено в холодному стані. Штамповка деталей складної форми здійснюється з підігрівом. Добре зварюється

Конструкційний матеріал та матеріал для обшивки, штамповки, деталі літаків та ГТД, які працюють тривалий час до 350…400°С

АТ6

(Ti-6Al-1,5(Cr, Fe, Si))

Розробка ІМЕТе АН СССР (кінець 1950 р.). Густина 4,4 г/см³.

t_пл = 1030°С

Через більший вміст алюмінію міцніше за сплав АТ3. Має високу корозійну стійкість

Сплав псевдо--класу. Термічною обробкою не зміцнюється

Прутки, листи, поковки, штамповки

Сплав задовільно оброблюється тиском, задовільно зварюється

Корозійностійкі конструкційні матеріали

ВТ18У

(Ti-6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Мо-0,15Si)

Розробка ВІАМу (1972 р.). Жароміцний сплав для роботи при температурах до 600°С. Сплав ВТ18У – вдосконалений варіант сплаву ВТ18. Густина 4,55 г/см³.

t_пл = 990…1030°С

Найбільш жароміцний титановий сплав. Високі характеристики жароміцності забезпечуються більшим вмістом алюмінію, нейтральних елементів та кремнієм

Сплав термічною обробкою не зміцнюється. Оптимальне поєднання властивостей забезпечує подвійний відпал. Пластичність та технологічність при обробці тиском нижче ніж у ОТ4

Прутки, поковки, штамповки, листи

Сплав задовільно деформується в гарячому стані.

Деталі газотурбінних двигунів (компресори високого тиску), які працюють до 550…600°С

1

2

3

4

5

6

7

+-сплави

ВТ8

(Ti-6,5Al-3,3Мо-0,3Si)

Розробка ВІАМу (1958 р.). Пізніше запропоновані модифікації: ВТ8-1, ВТ8М, ВТ8-1М. Густина 4,48 г/см³. t_пл = 980…1020°С

Високий вміст Al та легування Si забезпечують більш високі характеристики міцності та жароміцність в порівнянні зі сплавом ВТ6. Максимальна робоча температура

480°С, сплави ВТ8-1 та ВТ8-1М мають кращу термічну стабільність, пластичність, технологічність та характеристики тріщиностійкості ніж сплави ВТ3-1 та ВТ9

Оптимальне співвідношення механічних властивостей забезпечує подвійний та ізотермічний відпал. У відпаленому стані кількість -фази становить 10%. Зміцнюється гартуванням та старінням

Прутки, поковки, штамповки, плити

Сплав задовільно деформується в гарячому стані. Технологічні характеристики при обробці тиском гірші ніж у сплаву ВТ6. Зварювання не рекомендується

Деталі ГТД (диски та лопатки КНТ, деталі кріплення)

ВТ9

(Ti-6,5Al-3Мо-1,5Zr-0,25Si)

Розробка ВІАМу (1958 р.). Ливарний варіант – ВТ9Л. Густина 4,48 г/см³. t_пл = 980…1020°С

Високий вміст Al та легування Si забезпечують більш високі характеристики міцності та жароміцність в порівнянні зі сплавом ВТ6. Працює до температур 400…500°С

Оптимальне співвідношення механічних властивостей забезпечує подвійний відпал. У відпаленому стані кількість -фази становить 10%. Зміцнюється гартуванням та старінням

Прутки, поковки, плити, штамповки, кільцеві деталі

Сплав задовільно деформується в гарячому стані. Технологічні характеристики гірші ніж у сплаву ВТ6. Зварювання не рекомендується

Деталі ГТД (диски, лопатки та інші деталі компресора)

1

2

3

4

5

6

7

ВТ6

(Ті-6Al-4V)

Аналог закордонного сплаву Ті-6Al-4V. Випускається декілька модифікацій цього сплаву: ВТ6, ВТ6к, ВТ6с, ВТ6кт, ВТ6ч (відрізняються вмістом Al, V та домішок). Ливарний варіант – ВТ6Л. Густина 4,43 г/см³. t_пл = 970…1010°С

Сплав середньої міцності (відпалений стан). Al зміцнює - та -фази; V стабілізує -фазу та утруднює утворення ₂-надструктури в -фазі. Має високі характеристики міцності, технологічні та службові характеристики. Працює до температур 350°С. Сплав ВТ6кт (із зниженими вмістом домішок) використовується при криогенних температурах (до –196°С)

Використовується як у відпаленому так і зміцненому стані. У відпаленому стані кількість -фази становить 10%. Гартування та старіння підвищують міцність приблизно на 15…20% при збереженні достатньо високої пластичності

Листи, стрічка, фольга, плити, поковки, штамповки, профілі, кільцеві деталі, панелі, дріт

Висока технологічність при обробці тиском, добрі ливарні властивості. Добре зварюється усіма видами зварювання

Деталі авіаційних двигунів (статор, кожух, КНТ) та планера літака, деталі ракет; деталі кріплення; хімічне машинобудування; вироби побутової техніки, спортінвентар, деталі та елементи конструкцій, які працюють у воді; хірургічні імплантати

ВТ14

(Ті-5Al-3Мо-1V)

Розробка ВІАМу (1960 р.). Ливарний варіант – ВТ14Л. Густина 4,5 г/см³. t_пл = 920…960°С

Суттєвий вміст -стабілізаторів (молібдену та ванадію) забезпечує отримання -фази в кількості, достатньої для термічного зміцнення. Рекомендований для роботи до 400°С

Використовуються у відпаленому або термічно зміцненому стані. Ефект від старіння становить 30%. Прогартовуваність невелика в перерізах не більше 40…45 мм)

Листи, прутки, профілі, поковки, штамповки, фасонні відливки

Сплав добре деформується в гарячому стані, основні операції штампування здійснюються при нагріванні. Задовільно зварюється. Добрі ливарні властивості

Штамповані конструкції, які

тривалий час

працюють до 350…400°С; конструкції з труб, деталі кріплення

1

2

3

4

5

6

7

ВТ25У

(Ті-6,5Al-1,8Sn-3,8Zr-4Мо-1W-0,2Si)

Розробка ВІАМу (1971 р.). Ливарний варіант – ВТ14Л. Густина 4,5 г/см³. t_пл = 900…1030°С

Високий вміст алюмінію та нейтральних елементів (олово та та цирконій), а також легування вольфрамом забезпечують підвищенні характеристики жароміцності. Максимальна робоча температура 500…550°С

Використовується у відпаленому стані. За міцностю та жароміцностю в інтервалі температур 450…550°С перевершує усі інші сплави, але за тріщиностійкістю поступається сплаву ВТ6

Прутки, поковки, штамповки, кільцеві деталі

Сплав задовільно деформується в гарячому стані. Технологічні характеристики при обробці тиском гірші ніж у сплаву ВТ6

Деталі ГТД (диски та лопатки КВТ)

ВТ3-1

(Ті-6,3Al-2,5Мо-1,5Cr-0,5Fe-0,3Si)

Найбільш розповсюджений титановий сплав. Розробка ВІАМу (1957 р.). Ливарний варіант – ВТ3-1Л. Густина 4,5 г/см³. t_пл = 960…1000°С

Легування сплаву забезпечує більш високу міцність та жароміцність в порівнянні зі сплавом ВТ6. За технологічністю та тріщиностійкі стю поступається сплаву ВТ6. Рекомендований для роботи до 400…450°С

Використовується як у відпаленому так і термічно зміцненому стані. Прогартовуваність сплаву невелика (в перерізі до 40…50 мм). Кількість -фази 15…20% (відпалений стан)

Прутки, поковки, штамповки, профілі, кільцеві деталі

Задовільно деформується в гарячому стані. Має задовільні ливарні властивості

Деталі компресора ГТД, які тривало експлуатуються до 400°С; арматура, болти, деталі системи керування (сучасна рекомендація – заміна цього сплаву на ВТ6)

ВТ23

(Ті-5Al-4,5V-2Мо-1Cr-0,7Fe)

Розробка ВІАМу (1969 р.). Густина 4,57 г/см³. t_пл = 890…930°С

Середньолегований (+)-сплав мартенситного класу. Високий вміст -стабілізаторів забезпечує високу технологічність при обробці тиском та значний ефект від старіння

Використовується як у відпаленому так і термічно зміцненому стані. Кількість -фази 30% (відпалений стан). Ефект старіння 40%

Прутки, поковки, листи, стрічка, фольга, штамповки, плити, труби, профілі

Добре оброблюється тиском. Можна при виготовленні деталей використовувати витяжку та отбортовку. Сплав добре зварюється

Силові конструкції аерокосмічної техніки: лонжерони, шпангоути, обшивка, балони; був використаний в конструкції космічного апарату «Буран»

1

2

3

4

5

6

7

ВТ16

(Ті-3Al-4,5V-5Мо)

Розроблений ВІАМом (1963 р.) спеціально для деталей кріплення. Густина 4,68 г/см³.

t_пл = 840…880°С

Відрізняється високим опором зрізу, малою чутливістю до концентраторів напружень, добре витримує навантаження з перекосом; має значний ефект від гартування та старіння

Через високий вміст -стабілізаторів кількість -фази становить 35…50% (відпалений стан). Міцність сплаву у

відпаленому

стані невелика (875 МПа), після гартування

та старіння _в  1400 МПа; опір зрізу після НТМО 750 МПа

Прутки, поковки, листи, стрічка, фольга, штамповки

Добре деформується як в холодному так і гарячому стані. Можлива висадка головки болта при кімнатній температурі при  болта  12 мм, добре зварюється усіма видами зварювання

Деталі кріплення та різьбові деталі з   40 мм, які тривало працюють при температурах до 300°С (без обмеження ресурсу до 130°С)

псевдо--сплави

ВТ19

(Ті-5,5Мо-3,5V-5,5Cr-3Al-1Zr)

Розробка ВІАМу (1973 р.)

Високолегований псевдо--сплав з -фазою високої стійкості. Володіє гарним комплексом механічних та технологічних властивостей в порівнянні зі сплавом ВТ30

В загартованому стані маломіцний та високопластичний (_в  1000 МПа;   11%;   50%). Старіння приводить до суттєвого

зміцнення (_в  1550 МПа;   4…5%;   15…5%)

Поковки, штамповки, прутки, плити, листи

Володіє задовільною пластичністю при гарячій та холодній обробці тиском

Деталі авіаційної техніки

1

2

3

4

5

6

7

ВТ30

(Ті-11,5Мо-6Zr-4,5Sn)

Аналог закордонного сплаву beta-III. Густина 5,06 г/см³. t_пл = 760°С

Сплав перехідного класу. Має високу пластичність в загартованому стані (  50%) при малому рівні міцності (_в  725 МПа). Старіння приводить до сильного зміцнення (_в  1300 МПа)

Вміст -стабілізаторів достатній для стримування ()-перетворення. Після гартування сплав здатний до холодного деформування при кімнатній температурі із значним обтисненням (прокатка, штамповка, редуцирування і т.ін); подальше старіння дозволяє отримати необхідну міцність

Прутки, листи, фольга, плити

Під час литва виникають труднощі з ліквацією легувальних елементів; при гарячій деформації молібден випаровується. До складу сплаву входять коштовні легувальні елементи

Деталі кріплення

ВТ32

(Ті-8V-8Мо-1,2Cr-3Al-1,2Fe)

Запропонован ВІАМом (1975 р.). Густина 4,83 г/см³

Найбільш сильно легований псевдо--сплав; здатений до самозагартовування навіть при порівняно повільному охолоджені ( 3°С/хв.)

Старіння приводе до сильного зміцнення. В термічно зміцненому стані стандартні механічні властивості майже такі як у сплаву ВТ35 (_в  1200 МПа;   8%)

Листи, фольга, труби

Задовільно оброблюється тиском в гарячому та холодному стані

Стільникові конструкції, тонкостінні холоднокатані труби

1

2

3

4

5

6

7

ВТ22

(Ті-5Al-5V-5Мо-1Cr-1Fe)

Розроблений ВІАМом (1965 р.). Пізніше були запропоновані його модифікації ВТ22И, ВТ22ч, ВТ22М. Густина 4,6 г/см³. t_пл = 850…890°С

Високоміцний, високолегований сплав перехідного класу.

Високий вміст -стабілізаторів забезпечує значний ефект зміцнення при старінні. Сплав ВТ22М легован Sn та Zr, що приводе до додаткового зміцнення. У сплаві ВТ22И менший вміст Al, що підвищує здатність до холодного деформування

Використовується як у відпаленому так і зміцненому стані. Співвідношення - та -фаз у відпаленому стані майже однакове ( 50%). Найбільш міцний у відпаленому стані серед серійних сплавів (_в  1300 МПа). Робочі температури – до 350°С

Прутки, поковки, штамповки, плити, профілі

Задовільно оброблюється тиском (можна отримувати крупногабаритні поковки та штамповки з достатньо однорідним розподілом властивостей за перерізом). Сплав задовільно зварюється

Силові крупногабаритні деталі фюзеляжа, крила, шасі, деталі системи управління, деталі кріплення типу силових болтів (Ил-76, Ил-86, Ил-96, «Руслаан», «Мрія»), деталі ГТД

ВТ35

(Ті-15V-3Cr-3Al-3Sn-1Мо--1Zr)

Запропонован ВІАМом; аналог закордонного сплаву Ті-15-3-3-3. Ливарний варіант – ВТ33Л. Густина 4,88 г/см³. t_пл = 720…740°С

Високолегований псевдо--сплав. З дуже стійкою -фазою (навіть при охолодженні з піччю)

Має високу прогартовуваність. В загартованому стані високопластичений та здатний до холодного деформування. Старіння приводить до суттєвого зміцнення (_в  1200 МПа;   6%) при високій в’язкості

руйнування

Листи, фольга, фасонні відливки

Задовільно оброблюється тиском в гарячому стані; після гартування здатний до холодного деформування

Стільникові конструкції, анкерні гайки, довгомірні листові лонжерони

1

2

3

4

5

6

7

ВТ15

(Ті-7Мо-11Cr-3Al)

Запропонован ВІАМом (1960 р.). Один із перших псевдо--сплавів. Густина 4,89 г/см³. t_пл = 750…800°С

Високий вміст -стабілізаторів забезпечує фіксацію -фази при помірних швидкостях охолодження

Сплав в загартованому стані володіє пластичністю і здатен до холодного деформування. Старіння сильно зміцнює сплав

Листи, фольга.

При литві зливків розвивається сильна ліквація, що призводить до неоднорідності структури та властивостей в деформованих напівфабрикатах. Сплав використовується обмежено

Стільникові конструкції, мембрани.