Металлические отливки из титанового сплава ВТ9Л: жаропрочное литьё для ГТД и силовых агрегатов
Металлические отливки ВТ9Л — это фасонные изделия из жаропрочного титанового сплава системы Ti–Al–Zr–Si–Mo, получаемые литьём по выплавляемым моделям. Сплав ВТ9Л (химический состав по ГОСТ 19807, литейные свойства по ОСТ 1 90006) сохраняет работоспособность при длительной эксплуатации до 500–550 C и кратковременно — до 600 C, что выводит его за пределы возможностей ВТ5Л и ВТ20Л по жаростойкости. Отливки применяют там, где требуется сочетание низкой плотности (4,5–4,6 г/см), высокой удельной прочности и сопротивления ползучести.
Технические характеристики литого сплава
Легирование кремнием и цирконием обеспечивает дисперсионное твердение и торможение ползучести. Молибден повышает жаропрочность и термическую стабильность структуры. Механические свойства формируются в литом состоянии и после термической обработки (отжиг при 850–900 C, охлаждение на воздухе).
| Показатель | Единица | Литой | После отжига | Условия |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | МПа | 950 | 1000 | 20 C |
| Относительное удлинение | % | 4 | 6 | 20 C |
| Предел длительной прочности 100 | МПа | — | 400 | 500 C |
| Плотность | г/см | 4,5–4,6 | 4,5–4,6 | 20 C |
| Твердость HB | — | 285–360 | 285–360 | 20 C |
Технология литья и дефекты
Заливка выполняется в вакуумных индукционных печах с графитовыми или керамическими тиглями; литейные формы — оболочковые по выплавляемым моделям с последующей прокалкой. Титан активно поглощает кислород и азот, поэтому газосодержание регламентируется: O 0,15 %, N 0,05 %, H 0,008 %. Горячие трещины и пористость устраняются направленной кристаллизацией и подбором литниково-питающей системы. Контроль — рентгенография по ГОСТ 24034 и люминесцентная дефектоскопия.
Области применения
- Корпуса и рабочие колёса вспомогательных силовых установок, детали компрессоров ГТД.
- Кронштейны, фланцы и арматура высокотемпературных трубопроводов авиационных и ракетных систем.
- Детали выхлопных трактов, работающие в потоке горячих газов до 550 C.
- Элементы крепления и силовые узлы в химическом и нефтегазовом оборудовании с агрессивными средами.
- Оснастка для горячей штамповки и прессования цветных сплавов.
Нормативная база и маркировка
- ГОСТ 19807 — титан и титановые сплавы, марки.
- ОСТ 1 90006 — отливки из титановых сплавов, технические требования.
- ГОСТ 24034 — радиографический контроль сварных и литых соединений.
- ГОСТ 2424 — контроль люминесцентный.
- АМТУ 1.2.015 — авиационные материалы, титановые отливки.
Вопросы и ответы
До какой температуры сохраняется работоспособность отливок ВТ9Л?
Длительная эксплуатация — до 500–550 C, кратковременная — до 600 C. Выше этих значений начинается интенсивное окисление и падение длительной прочности.
Чем ВТ9Л отличается от ВТ5Л?
ВТ9Л легирован цирконием, кремнием и молибденом, что даёт более высокую жаропрочность и предел длительной прочности. ВТ5Л — сплав системы Ti–Al, применяется при меньших температурах.
Какие виды контроля обязательны для отливок?
Рентгенографический контроль по ГОСТ 24034, люминесцентная дефектоскопия, проверка химического состава и механических свойств на образцах-свидетелях.
Возможна ли сварка литых деталей из ВТ9Л?
Да, в среде аргона с последующей термообработкой. Сварные соединения требуют повторного контроля и, как правило, местного отжига для снятия напряжений.
