Шина титановая (полоса) ВТ23 — технические характеристики и применение
Шина титановая (полоса) ВТ23 — это высокопрочный полуфабрикат из двухфазного титанового сплава мартенситного класса, легированного алюминием, молибденом, ванадием и хромом. Материал сочетает высокую удельную прочность с удовлетворительной пластичностью и относится к категории среднепрочных термически упрочняемых сплавов, работающих в интервале температур от –70 до +450 C.
Полоса ВТ23 поставляется в горячекатаном или горячекованом состоянии с последующей механической обработкой поверхности. Химический состав регламентируется ГОСТ 26492-2017, механические свойства — ГОСТ 23755-79. Сплав склонен к водородному охрупчиванию, поэтому финишные операции вакуумного отжига выполняются при остаточном давлении не выше 1,3 Па.
Химический состав и структура
Сплав ВТ23 относится к псевдо--классу с коэффициентом -стабилизации около 1,5. После закалки с температуры 850–880 C и старения при 520–580 C формируется двухфазная структура + с дисперсными выделениями -фазы, обеспечивающими предел прочности до 1200–1350 МПа. Содержание примесей ограничено: кислород — не более 0,15 %, азот — не более 0,05 %, водород — не более 0,015 %.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Норматив | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 1200–1350 МПа | Растяжение | ГОСТ 1497 | После ТО |
| Предел текучести 0,2 | 1100–1250 МПа | Растяжение | ГОСТ 1497 | Условный |
| Относительное удлинение | 8–12 % | Растяжение | ГОСТ 1497 | Пятикратный образец |
| Ударная вязкость KCU | 30–40 Дж/см | Ударный изгиб | ГОСТ 9454 | При +20 C |
| Плотность | 4,82 г/см | Гидростатический | ГОСТ 18898 | — |
Технологические особенности обработки
Шина ВТ23 характеризуется пониженной технологической пластичностью в холодном состоянии, поэтому формообразование деталей выполняется с подогревом до 350–450 C. Механическая обработка затруднена из-за склонности к налипанию на режущий инструмент; рекомендуется применять твердосплавные пластины с покрытием TiAlN и обильное охлаждение эмульсией. Сварка аргонодуговая в среде особо чистого аргона с присадочной проволокой того же состава; после сварки обязателен отжиг для снятия остаточных напряжений.
Полоса поставляется в размерном диапазоне: толщина 5–60 мм, ширина 50–400 мм, длина 1000–4000 мм. Допуски на геометрические параметры — по ГОСТ 26492-2017, класс точности Б. Кривизна на 1 м длины не превышает 3 мм, скручивание — не более 2.
Применение в промышленности
Шина титановая ВТ23 востребована в узлах, работающих при знакопеременных нагрузках и повышенных температурах. Основные области использования:
- авиастроение — силовые элементы планера, узлы крепления двигателей, детали механизации крыла;
- ракетно-космическая техника — шпангоуты, баллоны высокого давления, переходные отсеки;
- судостроение — элементы гребных винтов регулируемого шага, валы приводов, корпусные конструкции глубоководных аппаратов;
- энергетическое машиностроение — крепеж и фланцы турбокомпрессорного оборудования;
- химическое аппаратостроение — футеровочные полосы реакторов, работающих в средах с хлоридами и органическими кислотами.
Сплав ВТ23 не рекомендуется для длительной эксплуатации при температурах выше 450 C из-за интенсивного окисления и падения усталостных характеристик. При контакте с алюминиевыми сплавами и углеродистыми сталями требуется изоляция поверхностей для исключения контактной коррозии.
Контроль качества и приемка
Каждая партия полос ВТ23 проходит ультразвуковой контроль сплошности по ГОСТ 22727-88, класс 1. Контроль механических свойств выполняется на образцах, вырезанных вдоль направления прокатки. Допускается контроль твердости по Бринеллю в диапазоне 340–420 HB. Химический состав подтверждается спектральным анализом на каждом плавочном листе.
Вопросы и ответы
Чем отличается ВТ23 от ВТ22?
ВТ23 имеет повышенное содержание -стабилизаторов (Mo, V, Cr), что обеспечивает более высокую прокаливаемость в сечениях до 100 мм и предел прочности на 100–150 МПа выше, чем у ВТ22. При этом пластичность ВТ23 ниже, а температура эксплуатации ограничена 450 C против 400 C у ВТ22.
В каком состоянии поставляется полоса ВТ23?
Стандартная поставка — горячекатаная полоса в отожженном состоянии (режим отжига 750–800 C, охлаждение с печью). По согласованию возможна поставка в закаленном или закаленном и состаренном состоянии для деталей, не требующих последующей механической обработки.
Какая термическая обработка рекомендуется для достижения максимальной прочности?
Оптимальный режим: закалка с 860 C (выдержка 1 час, охлаждение в воде) + старение при 550 C в течение 6 часов с охлаждением на воздухе. После такой обработки предел прочности достигает 1300–1350 МПа при сохранении относительного удлинения не менее 8 %.
Возможна ли сварка полосы ВТ23 с другими титановыми сплавами?
Допускается сварка с ВТ20 и ВТ6 при условии подбора присадочного материала и последующего отжига при 650–700 C. Сварные соединения с ВТ1-0 не рекомендуются из-за образования хрупких интерметаллидных прослоек в зоне сплавления.
