Лента титановая ВТ23: характеристики и применение
Лента титановая ВТ23 — высокопрочный полуфабрикат из двухфазного (+) титанового сплава мартенситного класса. Материал сочетает повышенную удельную прочность с удовлетворительной пластичностью и относится к группе термически упрочняемых сплавов на основе титана. ВТ23 легирован алюминием, ванадием, молибденом и хромом, что обеспечивает комплекс механических свойств, недостижимый для технического титана ВТ1-0 или псевдо--сплава ВТ20.
Химический состав и структура
Сплав ВТ23 содержит алюминий (4,5–6,5 %), ванадий (4,0–5,5 %), молибден (1,5–2,5 %) и хром (0,8–1,8 %). Суммарное содержание легирующих элементов достигает 13–16 %, что определяет высокую склонность к упрочнению при термической обработке. После закалки с температуры 750–800 C и старения при 450–550 C предел прочности ленты повышается до 1150–1350 МПа при сохранении относительного удлинения на уровне 6–10 %. В отожжённом состоянии материал демонстрирует предел текучести 850–1000 МПа.
Микроструктура ленты ВТ23 в зависимости от режима обработки может быть глобулярной, пластинчатой или бимодальной. Для холоднокатаной ленты толщиной 0,3–2,0 мм характерна мелкозернистая структура с размером зерна не более 10–15 мкм, обеспечивающая стабильность механических свойств по длине и ширине полосы.
Технологические параметры производства
Лента ВТ23 изготавливается методом холодной прокатки с промежуточными вакуумными отжигами. Исходной заготовкой служит горячекатаный лист, прошедший механическую обработку поверхности для удаления газонасыщенного слоя. Допуск по толщине для ленты до 1,0 мм составляет 0,05 мм, для ленты 1,0–2,0 мм — 0,08 мм. Ширина полосы варьируется от 100 до 600 мм, предельное отклонение по ширине — 1,0 мм.
Поверхность ленты поставляется в травленом или шлифованном состоянии с шероховатостью Ra не более 1,6 мкм. Кромки — обрезанные, без заусенцев и расслоений. Материал поставляется в рулонах с внутренним диаметром 300–500 мм или в отрезках мерной длины.
Механические свойства при различных температурах
| Состояние | Предел прочности, МПа | Предел текучести, МПа | Относительное удлинение, % | Температура испытания, C |
|---|---|---|---|---|
| Отожжённое | 950–1100 | 850–1000 | 10–14 | 20 |
| Закалка + старение | 1150–1350 | 1050–1250 | 6–10 | 20 |
| Отожжённое | 700–800 | 600–700 | 12–16 | 350 |
Области применения
Лента ВТ23 востребована в конструкциях, работающих при знакопеременных нагрузках и повышенных температурах до 400–450 C. Основные потребители — предприятия авиастроения, ракетно-космической отрасли и судостроения.
- Силовые элементы планера летательных аппаратов — стрингеры, лонжероны, обшивка крыла
- Детали компрессора газотурбинных двигателей — лопатки, диски, кольцевые заготовки
- Крепёжные изделия ответственного назначения — болты, винты, заклёпки, работающие при температуре до 400 C
- Упругие элементы — пружины, рессоры, мембраны гидравлических систем
- Корпусные детали глубоководных аппаратов и элементы судовых систем
- Химическое машиностроение — футеровка аппаратов, работающих в агрессивных средах при повышенной температуре
Свариваемость и обработка давлением
Сплав ВТ23 ограниченно свариваем: соединения, полученные аргонодуговой сваркой, требуют последующего отжига для снятия остаточных напряжений. Рекомендуемый режим — вакуумный отжиг при 650–750 C с выдержкой 1–2 часа. Коэффициент прочности сварного шва составляет 0,7–0,85 от основного металла. Для ответственных узлов предпочтительна сварка в среде инертных газов с присадочной проволокой того же состава.
Холодная деформация ленты ВТ23 возможна с суммарной степенью обжатия до 30–40 % без промежуточного отжига. При формовке радиус гиба должен составлять не менее 3–5 толщин материала. Пружинение при гибке выражено сильнее, чем у стали, что требует корректировки геометрии инструмента.
Нормативная документация
Лента титановая ВТ23 поставляется по техническим условиям, регламентирующим сортамент и приёмочные характеристики. Контроль качества включает проверку химического состава, механических свойств при растяжении, сплошности ультразвуковым методом и состояния поверхности. Допускается поставка ленты в термообработанном состоянии по согласованию с заказчиком.
Вопросы и ответы
Чем отличается лента ВТ23 от ленты ВТ20?
ВТ23 относится к (+)-сплавам с более высоким содержанием легирующих элементов и упрочняется термической обработкой до 1150–1350 МПа, тогда как ВТ20 — псевдо--сплав с пределом прочности 950–1100 МПа в отожжённом состоянии. ВТ23 обеспечивает более высокую удельную прочность, но уступает ВТ20 по свариваемости.
Какая максимальная рабочая температура для ленты ВТ23?
Длительная рабочая температура составляет 400–450 C. При кратковременном нагружении материал сохраняет несущую способность до 500 C. Выше указанных температур начинается интенсивное окисление и падение механических свойств.
Поставляется ли лента ВТ23 в отожжённом состоянии?
Да, стандартная поставка — в отожжённом состоянии при 750–800 C с охлаждением на воздухе. По требованию заказчика возможна поставка в закалённом или закалённом и состаренном состоянии для последующей сборки без дополнительной термообработки.
Какие допуски по толщине выдерживаются для ленты 0,5 мм?
Для ленты толщиной до 1,0 мм допуск составляет 0,05 мм. Разнотолщинность в пределах одного рулона не превышает 0,03 мм. Серповидность — не более 2 мм на 1 метр длины.
