Поковки из титанового сплава ВТ5-1: характеристики, сортамент и применение
Поковки ВТ5-1 — объёмные деформированные заготовки из титанового сплава системы Ti–Al–Sn, получаемые горячей деформацией (ковкой, штамповкой) слитков и промежуточных заготовок. Сплав ВТ5-1 относится к -титановым сплавам (псевдо-), содержит 4,5–6,0 % алюминия и 2,0–3,0 % олова, что обеспечивает сочетание жаропрочности до 450–500 C с удовлетворительной технологичностью при горячей обработке давлением. Поковки из этого сплава востребованы там, где требуется высокая удельная прочность, коррозионная стойкость и стабильность свойств в интервале криогенных и умеренно высоких температур.
Технические характеристики поковок ВТ5-1
Механические свойства поковок нормируются в зависимости от режима термической обработки и направления волокна. Типовые значения для отожжённого состояния:
- предел прочности в — 750–950 МПа;
- предел текучести 0,2 — 650–850 МПа;
- относительное удлинение — 8–12 %;
- ударная вязкость KCU — 30–50 Дж/см;
- твёрдость — 220–280 HB;
- плотность — 4,45 г/см.
Сплав сохраняет работоспособность в диапазоне от –253 C до +450 C (кратковременно до 500 C). Поковки подвергают отжигу при 750–850 C с охлаждением на воздухе для снятия внутренних напряжений после деформации. Для ответственных деталей применяют изотермический отжиг, обеспечивающий однородность структуры и повышение пластичности.
Сортамент и способы изготовления
Поковки ВТ5-1 изготавливают свободной ковкой на гидравлических прессах и молотах, а также штамповкой в открытых и закрытых штампах. Масса поковок — от 0,5 до 500 кг и более, в зависимости от оборудования. Основные виды:
- цилиндрические и прямоугольные поковки общего назначения;
- поковки типа «вал», «диск», «фланец»;
- штампованные поковки с приближёнными к готовой детали контурами;
- поковки для последующей механической обработки по ГОСТ 7505;
- заготовки для крепежа, арматуры, элементов трубопроводов.
Точность размеров и припуски регламентируются ГОСТ 7505 и отраслевыми стандартами. Для ответственных поковок проводят ультразвуковой контроль (УЗК) по ГОСТ 24507 и контроль макроструктуры травлением.
Применение поковок ВТ5-1
Благодаря коррозионной стойкости в морской воде, хлоридных средах и ряде агрессивных сред, а также жаропрочности до 450–500 C, поковки ВТ5-1 применяют в следующих отраслях:
- авиастроение — детали планера, крепёж, элементы шасси, узлы двигателей;
- судостроение — арматура, фланцы, детали насосов, работающие в морской воде;
- химическое машиностроение — корпусные детали реакторов, теплообменников, запорной арматуры;
- нефтегазовый комплекс — элементы фонтанной арматуры, бурового оборудования;
- энергетика — крепёж и детали парогазовых установок;
- медицинская техника — несущие элементы имплантатов и инструмента.
Сравнение с альтернативными материалами
| Материал | в, МПа | Рабочая температура, C | Плотность, г/см | Коррозионная стойкость |
|---|---|---|---|---|
| ВТ5-1 () | 750–950 | до +450 | 4,45 | высокая |
| ВТ6 (+) | 900–1100 | до +400 | 4,43 | высокая |
| ВТ20 () | 950–1150 | до +500 | 4,47 | высокая |
| 12Х18Н10Т | 500–600 | до +600 | 7,9 | средняя |
Вопросы и ответы
Какие стандарты регламентируют поставку поковок ВТ5-1?
Поставка осуществляется по ГОСТ 7505 (поковки стальные и из титановых сплавов), ОСТ 1 90073 и техническим условиям производителя. Для авиационных деталей применяются отраслевые стандарты с обязательным УЗК по ГОСТ 24507.
При какой температуре проводится отжиг поковок ВТ5-1?
Отжиг проводят при 750–850 C с выдержкой 1–4 часа и охлаждением на воздухе. Для снятия остаточных напряжений после ковки применяют также неполный отжиг при 650–700 C.
До какой температуры сохраняется жаропрочность сплава ВТ5-1?
Сплав работоспособен до 450 C длительно и до 500 C кратковременно. При более высоких температурах наблюдается интенсивное окисление и снижение длительной прочности.
Возможна ли сварка поковок ВТ5-1?
Сплав относится к ограниченно свариваемым. Сварка возможна в среде аргона с последующей термообработкой для снятия напряжений, однако для ответственных соединений предпочтительны механические методы.
