Титановая поковка ВТ3-1 в Минске

Титановая поковка ВТ3-1: жаропрочный полуфабрикат для деталей ГТД

Титановая поковка ВТ3-1 — деформированный полуфабрикат из двухфазного (+)-титанового сплава системы Ti–Al–Cr–Mo–Fe–Si, предназначенный для изготовления высоконагруженных деталей, работающих при температурах до 450–500 C. Сплав ВТ3-1 относится к группе жаропрочных титановых сплавов и сохраняет прочностные характеристики при длительной эксплуатации в условиях термоциклирования. Поковки получают горячей деформацией (штамповкой, прессованием) слитков и промежуточных заготовок с последующей термической обработкой — отжигом или закалкой с искусственным старением.

Химический состав и структурное состояние

Легирующий комплекс сплава ВТ3-1 обеспечивает сочетание жаропрочности и технологической пластичности. Алюминий (5,5–7,0 %) упрочняет -фазу и повышает жаростойкость; хром (1,5–2,5 %) и молибден (1,5–2,5 %) стабилизируют -фазу и увеличивают прокаливаемость; железо (0,2–1,5 %) и кремний (0,15–0,40 %) повышают прочность и сопротивление ползучести. Суммарное содержание примесей (кислород, азот, водород) регламентируется узкими пределами, поскольку водород вызывает водородную хрупкость, а кислород снижает пластичность и ударную вязкость.

Структура поковки после отжига — глобулярная или смешанная +; после закалки и старения — мелкодисперсная -фаза в -матрице. Именно дисперсионное твердение обеспечивает уровень жаропрочности, недостижимый для однофазных -сплавов. Поковки поставляются в отожжённом состоянии с нормированным пределом прочности не менее 950–1000 МПа и относительным удлинением не менее 8–10 %.

Технические характеристики поковок ВТ3-1

Технологические особенности деформации и термообработки

Температурный интервал горячей деформации ВТ3-1 составляет 900–1000 C (ниже температуры полиморфного превращения на 30–50 C). Превышение температуры ведёт к росту -зерна и резкому падению пластичности; занижение — к незавершённой рекристаллизации и образованию текстуры. Штамповка выполняется на гидравлических прессах усилием 10 000–30 000 тс или на паровоздушных молотах; для крупногабаритных поковок применяют изотермическую штамповку в вакууме или инертной среде.

Термическая обработка включает:

• отжиг при 870–920 C с охлаждением на воздухе — для снятия напряжений и получения стабильной +-структуры;
• закалку с 870–920 C в воду или масло — для фиксации метастабильной -фазы;
• старение при 500–580 C, 2–6 ч — для выделения дисперсных -частиц и повышения жаропрочности;
• вакуумный отжиг — для деталей ГТД, работающих в условиях знакопеременных нагрузок.

Области применения

Поковки ВТ3-1 применяются в тех узлах, где требуется сочетание жаропрочности до 450–500 C, удельной прочности и коррозионной стойкости. Основные потребители:

• авиационное двигателестроение — диски и лопатки компрессоров высокого давления, кольца, крепёж горячей части ГТД;
• энергетическое машиностроение — рабочие лопатки паровых турбин, элементы выхлопных трактов ГТУ;
• ракетно-космическая техника — силовые шпангоуты, кронштейны, элементы крепления двигательных установок;
• нефтегазовое оборудование — детали арматуры высокого давления, работающие в агрессивных средах при повышенных температурах;
• химическое аппаратостроение — реакторы и теплообменники, контактирующие с окислительными средами.

Нормативная база и формы поставки

Поковки ВТ3-1 изготавливаются по ГОСТ 26492 (поковки из титановых сплавов), ОСТ 1 90173 и техническим условиям изготовителей. Поставка осуществляется в виде цилиндрических и прямоугольных поковок, дисков, колец, а также штамповок по чертежу заказчика. Контроль качества включает ультразвуковую дефектоскопию, макро- и микроструктурный анализ, определение механических свойств при 20 C и рабочей температуре.

Вопросы и ответы