Титановая поковка ВТ20 в Минске

Титановая поковка ВТ20: жаропрочный полуфабрикат для силовых узлов

Титановая поковка ВТ20 — деформированный полуфабрикат из двухфазного (+)-титанового сплава системы Ti–Al–Zr–Mo–V, предназначенный для изготовления высоконагруженных деталей, работающих при температурах до 500 C. Сплав ВТ20 относится к группе жаропрочных титановых материалов с повышенной термической стабильностью и сохраняет прочностные характеристики при длительной эксплуатации в условиях знакопеременных нагрузок. Поковки получают методом горячей деформации — штамповкой или свободной ковкой — с последующей термической обработкой, обеспечивающей однородную мелкозернистую структуру по всему сечению заготовки.

Технические характеристики и структура

Химический состав сплава ВТ20 регламентируется ГОСТ 19807 и включает алюминий 5,5–7,0 %, цирконий 1,5–2,5 %, молибден 0,5–2,0 %, ванадий 0,8–2,5 %. Легирование цирконием и молибденом повышает жаропрочность и сопротивление ползучести, а ванадий обеспечивает технологичность при горячей деформации. После отжига при 750–850 C формируется равноосная (+)-структура с размером зерна 10–50 мкм, что гарантирует изотропность механических свойств в трёх направлениях.

Поковки ВТ20 поставляются по ГОСТ 23705 и ТУ производителей с контролем макро- и микроструктуры, ультразвуковой дефектоскопией и определением механических свойств на образцах-свидетелях. Типовые размеры сечения — от 60 60 мм до 400 400 мм, масса единичной поковки — от 2 до 500 кг.

Технологические особенности производства

Исходной заготовкой служит слиток или прессованная штага, подвергаемые многократной деформации в (+)-области при 950–1050 C. Суммарная степень деформации не менее 60 % обеспечивает проработку литой структуры и устранение микропористости. Для крупногабаритных поковок применяют изотермическую штамповку в вакууме, что снижает газонасыщение поверхностного слоя и исключает образование альфированного слоя глубиной более 0,3 мм.

Финальная термическая обработка — отжиг или закалка с последующим старением — подбирается в зависимости от требуемого сочетания прочности и пластичности. После механической обработки поковки проходят дробеструйное упрочнение или полирование для повышения сопротивления усталости.

Области применения

• Детали газотурбинных двигателей: диски компрессоров высокого давления, рабочие лопатки, корпусные элементы.
• Элементы планера авиационной техники: силовые шпангоуты, узлы навески двигателей, стыковочные фитинги.
• Крепёжные изделия для авиакосмической отрасли: высоконагруженные болты, шпильки, работающие при 400–500 C.
• Детали энергетического оборудования: элементы паровых турбин, арматура высокого давления.
• Оснастка для горячей штамповки: пуансоны и матрицы, контактирующие с нагретым металлом.
• Компоненты нефтегазового оборудования: буровые замки, переводники, работающие в агрессивных средах.

Обрабатываемость и сварка

Сплав ВТ20 удовлетворительно обрабатывается резанием твёрдосплавным инструментом при скоростях 30–60 м/мин с интенсивным охлаждением. Сварка выполняется в защитной атмосфере аргона; для снятия остаточных напряжений после сварки проводится отжиг при 700–800 C. Поковки подвергаются правке, обточке и отрезке на ленточнопильных станках с последующей ультразвуковой дефектоскопией.

Вопросы и ответы