Поковки ВТ15 в Минске

Поковки из титанового сплава ВТ15: характеристики, термообработка и применение

Поковки ВТ15 — объёмно-штампованные и кованые заготовки из высоколегированного титанового сплава мартенситного класса ВТ15 (Ti–3Al–5Mo–5V–1Cr). Сплав относится к системе Ti–Al–Mo–V–Cr, упрочняется термической обработкой и сохраняет высокую прочность при температурах до 400 C. Поковки получают горячей деформацией в интервале 850–1000 C с последующей закалкой и старением, что обеспечивает предел прочности 1100–1300 МПа при относительном удлинении 8–12 %.

Технические параметры поковок ВТ15

Сплав ВТ15 относится к (+)-титановым сплавам с повышенным содержанием -стабилизаторов (Mo, V, Cr). После закалки фиксируется метастабильная -фаза, которая при старении распадается с выделением мелкодисперсной -фазы. Именно это определяет сочетание прочности и вязкости разрушения поковок.

Химический состав и структура

Химический состав сплава ВТ15 регламентируется ГОСТ 19807. Легирующий комплекс — алюминий 2,5–3,5 %, молибден 4,5–5,5 %, ванадий 4,5–5,5 %, хром 0,8–1,4 %. Суммарное содержание -стабилизаторов обеспечивает устойчивость -фазы при закалке. Поковки подвергают отжигу при 750–800 C для снятия напряжений либо упрочняющей термической обработке: закалка с 750–800 C в воду и старение при 480–560 C в течение 4–8 часов.

Микроструктура после старения — мелкодисперсная -фаза в -матрице. Размер -зерна в поковках контролируется и не превышает 100–200 мкм, что подтверждается металлографическим анализом по ГОСТ 5639. Наличие -слоя не допускается: поверхность поковок обрабатывают травлением или механической зачисткой.

Технология изготовления поковок

Исходная заготовка — слиток или прессованная штанга. Нагрев под деформацию проводят в электрических печах сопротивления с защитной атмосферой или в соляных ваннах. Температурный интервал ковки — 850–1000 C; ниже 750 C деформация недопустима из-за риска образования трещин. Степень деформации при штамповке — не менее 30 % для проработки литой структуры.

• Объёмная штамповка на гидравлических прессах усилием 10–50 МН
• Свободная ковка на молотах и прессах для крупногабаритных заготовок
• Изотермическая штамповка в штампах, нагретых до 700–800 C
• Правка и калибровка в горячем состоянии
• Термообработка: закалка + старение или отжиг
• Контроль: УЗК по ГОСТ 24507, рентгенография, металлография

Применение поковок ВТ15

Поковки ВТ15 применяют в конструкциях, где требуется высокая удельная прочность при умеренных температурах. Основные области:

• Авиастроение: силовые элементы шасси, узлы крепления двигателей, кронштейны
• Ракетно-космическая техника: корпусные детали, элементы крепления топливных баков
• Судостроение: гребные валы, детали подводных аппаратов
• Нефтегазовое оборудование: буровые замки, переводники, детали скважинного инструмента
• Медицинская техника: эндопротезы, травматологические конструкции
• Общее машиностроение: высоконагруженные крепёжные детали, шпиндели

В авиационных конструкциях поковки ВТ15 работают при циклических нагрузках с амплитудой до 600 МПа и выдерживают 10–10 циклов без разрушения. В нефтегазовой отрасли детали из ВТ15 эксплуатируются в средах с содержанием сероводорода до 5 % при температурах до 150 C.

Контроль качества и стандарты

Поковки ВТ15 поставляются по ГОСТ 23765, ГОСТ 19807, ТУ 1-92-156-91 и другим отраслевым документам. Обязательные виды контроля:

• Химический анализ — ГОСТ 19863.1–19863.14
• Механические испытания при 20 C и повышенных температурах
• Ультразвуковой контроль — ГОСТ 24507, класс чувствительности 1–2
• Металлографический анализ макро- и микроструктуры
• Контроль твёрдости — ГОСТ 22761
• Испытания на ударную вязкость после термообработки

Партия поковок сопровождается сертификатом качества с указанием плавки, режимов термообработки и результатов испытаний. Для ответственных деталей проводится 100 % УЗК и выборочный контроль механических свойств от каждой партии.

Вопросы и ответы