Титановая поковка ВТ5-1: жаропрочный псевдо--сплав для штамповки и свободной ковки
Титановая поковка ВТ5-1 — полуфабрикат, получаемый горячей деформацией псевдо--сплава системы Ti–Al–Sn. Сплав ВТ5-1 содержит 4,5–6,0 % алюминия и 2,0–3,0 % олова, что обеспечивает предел прочности при растяжении 750–950 МПа в отожжённом состоянии и сохраняет работоспособность до 450–500 C. Поковки изготавливают методами свободной ковки, штамповки в открытых и закрытых штампах, а также изотермической штамповки. В отличие от +-сплавов (ВТ6, ВТ14), ВТ5-1 имеет однофазную -структуру, что определяет его повышенную жаропрочность, стойкость к ползучести и стабильность механических свойств при длительной эксплуатации в интервале 350–500 C.
Технические характеристики и режимы обработки
Температурный интервал горячей деформации ВТ5-1 — 950–1100 C (в -области). Нагрев заготовок проводят в электрических печах сопротивления с защитной атмосферой или в соляных ваннах. После ковки поковки подвергают отжигу при 750–850 C с охлаждением на воздухе. Термическая обработка не включает закалку и старение — упрочнение достигается только легированием и деформационным наклёпом. Поковки поставляются по ГОСТ 23765-79 (титановые поковки) и ТУ 1-92-156-91. Предельные отклонения размеров — по ГОСТ 7505-89 (для штамповок) или по согласованным чертежам.
| Параметр | Значение | Условия | Единица | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 750–950 | 20 C, отжиг | МПа | ГОСТ 23765-79 |
| Предел текучести 0,2 | 650 | 20 C, отжиг | МПа | ГОСТ 23765-79 |
| Относительное удлинение | 10 | 20 C, отжиг | % | ГОСТ 23765-79 |
| Предел ползучести 100 | 250 | 400 C, 100 ч | МПа | ТУ 1-92-156-91 |
| Длительная прочность 1000 | 180 | 450 C, 1000 ч | МПа | ТУ 1-92-156-91 |
| Температура эксплуатации | –50…+500 | длительно | C | — |
Номенклатура поковок
- Поковки свободной ковки: плиты, цилиндры, диски диаметром до 800 мм, массой до 500 кг.
- Штамповки в открытых штампах: рычаги, кронштейны, фланцы, корпусные детали.
- Штамповки в закрытых штампах: лопатки, диски, кольца, детали крепежа.
- Изотермическая штамповка: тонкостенные профили, мембраны, силовые элементы.
- Поковки по чертежам заказчика с припуском 3–8 мм на сторону.
- Прутки кованые круглые, квадратные, прямоугольного сечения.
Применение в промышленности
Поковки ВТ5-1 используются в авиационных двигателях (детали компрессора высокого давления, лопатки, диски), в ракетно-космической технике (корпуса, элементы крепления), в химическом машиностроении (реакторы, теплообменники, работающие при 400–500 C), в судостроении (детали паровых турбин, арматура). Сплав применяется в энергетике для изготовления лопаток паровых турбин, работающих в условиях ползучести, а также в нефтегазовой отрасли для деталей бурового оборудования, контактирующих с агрессивными средами при повышенных температурах.
Обрабатываемость и сварка
Механическая обработка поковок ВТ5-1 — точение, фрезерование, сверление — выполняется твердосплавным инструментом (ВК8, ВК6М) с обильным охлаждением. Сварка возможна аргонодуговым способом в защитной атмосфере; сварные соединения требуют последующего отжига при 700–800 C для снятия напряжений. Сплав склонен к газонасыщению при нагреве выше 600 C, поэтому термообработку проводят в вакууме или инертной среде.
Вопросы и ответы
Какие стандарты регламентируют поставку поковок ВТ5-1?
Основные документы — ГОСТ 23765-79 и ТУ 1-92-156-91. Допускается изготовление по чертежам заказчика с согласованными техническими требованиями.
Какой температурный интервал ковки ВТ5-1?
Горячую деформацию проводят при 950–1100 C. Нагрев выше 1100 C приводит к интенсивному газонасыщению и росту зерна.
Возможна ли термическая обработка поковок ВТ5-1?
Сплав не упрочняется закалкой. Применяют только отжиг при 750–850 C для снятия внутренних напряжений и стабилизации структуры.
Какие отрасли используют поковки ВТ5-1?
Авиадвигателестроение, ракетно-космическая техника, химическое и энергетическое машиностроение, судостроение, нефтегазовое оборудование.
