Титановый квадрат ВТ9 в Минске

Титановый квадрат ВТ9 — пруток квадратного сечения из высокопрочного титанового сплава

Титановый квадрат ВТ9 — это горячедеформированный или кованый сортовой прокат квадратного сечения, изготовленный из сплава на основе титана марки ВТ9 (аналог — Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si). Материал относится к классу высокопрочных двухфазных (+) титановых сплавов мартенситного типа, легированных алюминием, молибденом, цирконием и кремнием. В отличие от технического титана ВТ1-0 или сплава ВТ6, композиция ВТ9 обеспечивает повышенную жаропрочность и сопротивление ползучести при длительной эксплуатации в интервале температур 400–500 C, что определяет его применение в узлах газотурбинных двигателей и компрессорного оборудования.

Квадратная форма профиля поставляется в состоянии поставки — горячекатаном, кованом или термически обработанном (отожжённом или двойном отожжённом). Механические характеристики зависят от режима термообработки: после отжига предел прочности при растяжении составляет 980–1180 МПа, предел текучести — не менее 885 МПа, относительное удлинение — 8–12 %. Сплав сохраняет стабильность свойств при нагреве до 450–500 C, что подтверждается показателями длительной прочности: при 450 C и напряжении 600 МПа ресурс составляет не менее 100 часов.

Химический состав и структура

Химический состав сплава ВТ9 регламентируется ГОСТ 19807-91 и включает следующие легирующие элементы:

• алюминий — 5,8–7,0 % — стабилизатор -фазы, повышает прочность и жаропрочность;
• молибден — 2,8–3,8 % — стабилизатор -фазы, увеличивает прокаливаемость и пластичность;
• цирконий — 1,0–2,0 % — упрочняет твёрдый раствор без снижения пластичности;
• кремний — 0,2–0,35 % — повышает сопротивление ползучести и жаропрочность;
• примеси (Fe, C, O, N, H) — ограничены в соответствии с ГОСТ.

Микроструктура деформированного полуфабриката после отжига при 950–980 C представляет собой равноосную или бимодальную (+) структуру с содержанием -фазы 15–25 %. Такая морфология обеспечивает оптимальное сочетание прочности, вязкости разрушения и усталостной долговечности при циклических нагрузках.

Технологические параметры обработки

Титановый квадрат ВТ9 допускает механическую обработку резанием на станках с твёрдосплавным инструментом, однако из-за низкой теплопроводности (7 Вт/(мК)) требует применения обильного охлаждения и пониженных скоростей резания. Материал хорошо сваривается аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом, а также электронно-лучевой сваркой; после сварки рекомендуется отжиг для снятия остаточных напряжений. Горячая пластическая деформация выполняется в интервале 950–1150 C, ковка — при 1000–1100 C с последующей правкой и термической обработкой.

Применение в промышленности

Квадратный профиль ВТ9 используется преимущественно для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах и значительных статических нагрузках. Основные области применения:

• авиационное двигателестроение — диски и лопатки компрессора высокого давления, крепёжные элементы;
• газотурбинные установки — рабочие лопатки, сопловые аппараты, фланцевые соединения;
• насосное и компрессорное оборудование — валы, штоки, шпильки, работающие в агрессивных средах;
• химическое машиностроение — детали арматуры, работающие при температурах до 450 C;
• энергетическое машиностроение — элементы паровых и газовых турбин.

Квадратное сечение удобно для последующей механической обработки с получением деталей сложной конфигурации с минимальным коэффициентом использования материала. Прокат поставляется в размерах от 10 10 мм до 120 120 мм, длиной 1–4 м, с допусками по ГОСТ 26492-85.

Особенности выбора и поставки

При заказе титанового квадрата ВТ9 необходимо указывать размер сечения, длину, состояние поставки (отожжённое, горячекатаное, кованое), а также категорию качества по химическому составу и механическим свойствам. Для ответственных применений в авиационной отрасли требуется дополнительный контроль ультразвуковой дефектоскопией и проверка макроструктуры на отсутствие расслоений, трещин и усадочных раковин. Сплав ВТ9 не рекомендуется применять при температурах ниже –40 C из-за склонности к хладноломкости, а также в средах, содержащих влажный хлор или соляную кислоту, где предпочтителен технический титан или сплавы с повышенным содержанием палладия.

Вопросы и ответы