Титановый круг ВТ8-1 в Минске

Титановый круг ВТ8-1: жаропрочный пруток для деталей газотурбинных двигателей

Титановый круг ВТ8-1 — горячекатаный или прессованный пруток из жаропрочного (+)-титанового сплава системы Ti–Al–Mo–Si, легированного оловом и цирконием. Сплав относится к классу жаропрочных титановых материалов, сохраняющих работоспособность при длительной эксплуатации до 500–550 C, и предназначен прежде всего для изготовления ответственных деталей горячего тракта авиационных и наземных газотурбинных установок. Круг поставляется по ГОСТ 26492-85 (технические условия на прутки из титановых сплавов) и по отраслевым ТУ; типовые диаметры — 8–150 мм, длина — 500–6000 мм, состояние поставки — горячекатаный, кованый или обточенный.

Химический состав и структура

Основа сплава — титан марки ТГ-90 или титановая губка с регламентированным содержанием примесей. Легирующий комплекс обеспечивает дисперсионное твердение и сопротивление ползучести:

• алюминий — 5,8–7,0 % (-стабилизатор, повышает жаропрочность);
• молибден — 2,8–3,8 % (-стабилизатор, упрочняет -фазу);
• кремний — 0,20–0,35 % (силицидное упрочнение при 450–550 C);
• цирконий — 1,5–2,5 % (замедляет рост зерна);
• олово — 1,5–2,5 % (упрочнение -фазы);
• примеси: Fe 0,25 %, O 0,15 %, N 0,05 %, H 0,006 %.

Микроструктура после отжига — глобулярно-пластинчатая (+) с размером первичной -фазы 5–15 мкм. Именно кремний в сочетании с цирконием обеспечивает стойкость к ползучести при 500 C, что отличает ВТ8-1 от более простого ВТ8 и от высокопрочного ВТ6.

Механические свойства при 20 C и в нагретом состоянии

Пруток ВТ8-1 в термически обработанном состоянии (отжиг 550–600 C) демонстрирует следующие характеристики:

Модуль упругости — 112–115 ГПа при 20 C, плотность — 4,46 г/см. Длительная прочность при 500 C за 1000 ч составляет не менее 400 МПа, что позволяет применять круг для дисков и лопаток, работающих в условиях центробежных нагрузок и термоциклирования.

Технологические особенности обработки

Круг ВТ8-1 обрабатывается резанием с применением твёрдосплавного инструмента (ВК8, ВК10) при скоростях 20–40 м/мин и обильном охлаждении. Склонность к наклёпу требует минимизации глубины резания на чистовых проходах. Свариваемость ограничена — сплав относится к умеренно свариваемым, требуется последующая термообработка сварных соединений. Полируемость высокая, что важно для лопаток компрессора высокого давления.

Горячая деформация (штамповка, ковка) выполняется в интервале 950–1050 C с последующим отжигом. Перегрев выше 1100 C вызывает рост -зерна и необратимое снижение пластичности.

Области применения

• диски и лопатки компрессоров высокого давления авиадвигателей (Д-30КУ, АЛ-31Ф, ПС-90А);
• детали горячего тракта наземных ГТУ и энергетических установок;
• корпусные элементы и крепёж, работающие при 450–550 C;
• детали ракетно-космической техники, подверженные аэродинамическому нагреву;
• оснастка для горячей штамповки и прессования в металлургии.

Вопросы и ответы