Металлические отливки ВТ20Л в Минске

Металлические отливки из титанового сплава ВТ20Л: литьё по выплавляемым моделям для нагруженных узлов

Металлические отливки ВТ20Л — это фасонные изделия из литейного псевдо--титанового сплава системы Ti–Al–Zr–Sn–Mo–V, получаемые преимущественно методом литья по выплавляемым моделям (ЛВМ) в вакууме. Сплав ВТ20Л разработан как литейный аналог деформируемого ВТ20 и сохраняет его ключевое преимущество — повышенную жаропрочность при длительной работе до 500–550 C в сочетании с удовлетворительной технологичностью при заливке. Отливки применяются там, где требуется сочетание низкой плотности (4,5 г/см), коррозионной стойкости и способности нести знакопеременные нагрузки без применения дефицитного вакуумного литья сложной геометрии из жаропрочных никелевых сплавов.

Химический состав и структура литого сплава

Химический состав ВТ20Л регламентируется ГОСТ 19807 и ТУ производителей; легирование обеспечивает упрочнение -фазы и умеренное количество -фазы при рабочей температуре. Типичные массовые доли элементов:

• алюминий — 5,5–7,0 % (-стабилизатор, твёрдорастворное упрочнение);
• цирконий — 1,5–2,5 % (повышение жаропрочности);
• олово — 1,5–2,5 % (упрочнение -фазы);
• молибден — 0,5–2,0 % (-стабилизатор, пластичность);
• ванадий — 0,5–2,0 % (-стабилизатор);
• примеси: кислород 0,15 %, азот 0,05 %, водород 0,008 %.

Литая структура — крупнозернистая + с пластинчатым или корзинчатым строением -колоний. Именно структура определяет анизотропию свойств и необходимость горячего изостатического прессования (ГИП) для ответственных деталей. ГИП при 900–950 C и давлении 100–140 МПа закрывает внутренние усадочные поры и газовые раковины, повышая предел выносливости на 20–40 %.

Механические свойства литых заготовок

Свойства отливок ВТ20Л зависят от толщины стенки, режима термообработки и наличия ГИП. Ориентировочные значения для отливок после отжига:

Технология получения отливок

Основной маршрут — литьё по выплавляемым моделям в вакуумных индукционных печах с тиглями из оксида кальция или графита. Ключевые операции:

• изготовление восковых моделей и керамических оболочек (многослойное покрытие по моделям);
• прокалка форм при 900–1000 C для удаления остатков модели;
• вакуумная плавка и заливка в нагретую форму (температура формы 300–600 C);
• горячее изостатическое прессование для ответственных отливок;
• отжиг при 750–850 C для снятия литейных напряжений;
• контроль: рентгенография, ультразвуковая дефектоскопия, люминесцентный контроль.

Минимальная толщина стенки отливки — 3–5 мм; припуск на механическую обработку — 1,5–3 мм. Для тонкостенных деталей (лопатки, корпуса) применяют центробежную заливку или литьё с направленной кристаллизацией.

Области применения

Отливки ВТ20Л востребованы в узлах, где температура эксплуатации превышает возможности ВТ1-0 и ВТ6Л, но не требует никелевых жаропрочных сплавов:

• авиационные детали: корпуса компрессоров, кронштейны, детали крепления двигателей;
• ракетно-космическая техника: элементы сопловых блоков, арматура трубопроводов;
• химическое машиностроение: корпуса насосов, работающих с агрессивными средами при 300–500 C;
• энергетика: детали газотурбинных установок, крепёж горячего тракта;
• судостроение: арматура и детали, контактирующие с морской водой.

Нормативная база и контроль качества

Поставка отливок ВТ20Л осуществляется по ГОСТ 19807 (марки титановых сплавов), ГОСТ 26645 (допуски размеров), ОСТ 1 90073 и ТУ конкретных производителей. Обязательный входной контроль включает проверку химического состава спектральным анализом, механические испытания на образцах-свидетелях, неразрушающий контроль. Для авиационных отливок дополнительно применяется контроль по ОСТ 1 02571 с оценкой макро- и микроструктуры.

Вопросы и ответы