Титановый лист ВТ20 в Минске

Титановый лист ВТ20: жаропрочный прокат для силовых конструкций

Титановый лист ВТ20 — горячекатаный или холоднокатаный полуфабрикат из псевдо--титанового сплава системы Ti–Al–Zr–Sn–Mo–V, легированного алюминием (5,5–7,0 %), цирконием (1,5–2,5 %), оловом (1,5–2,5 %) и молибденом (0,5–2,0 %). Сплав относится к классу жаропрочных титановых материалов и сохраняет работоспособность при длительной эксплуатации до 500 C и кратковременно — до 550–600 C. Прокат поставляется в отожжённом состоянии с регламентированным комплексом механических свойств и структурой, обеспечивающей стойкость к ползучести в условиях знакопеременных и статических нагрузок.

Сортамент и геометрические параметры

Лист ВТ20 выпускается толщиной от 0,8 до 60 мм в зависимости от способа производства. Горячекатаный лист с толщиной свыше 10 мм проходит правку и обрезку кромок; холоднокатаный тонколистовой прокат толщиной 0,8–3,0 мм отличается повышенной точностью по толщине и плоскостности. Стандартные размеры поставляемых полотен:

• толщина — 0,8–60 мм;
• ширина — 600–1500 мм;
• длина — 1500–6000 мм;
• предельные отклонения по толщине — по ГОСТ 22178 и ТУ производителя;
• кромка — обрезная или необрезная;
• состояние поставки — отожжённый, травленый.

Химический состав и структура

Сплав ВТ20 имеет двухфазную +-структуру с преобладанием -фазы, что определяет сочетание жаропрочности и технологической пластичности. Легирующий комплекс Al+Zr+Sn обеспечивает твердозатворное упрочнение -фазы и сопротивление ползучести; молибден и ванадий стабилизируют -фазу и повышают технологичность при деформации. Содержание примесей регламентировано: кислород — не более 0,15 %, азот — не более 0,05 %, водород — не более 0,015 %. Водород контролируется особенно строго, поскольку его повышенное содержание провоцирует водородное охрупчивание при эксплуатации в нагруженных узлах.

Механические свойства при нормальной и повышенной температуре

Отожжённый лист ВТ20 демонстрирует стабильные характеристики в диапазоне рабочих температур. Ниже приведены типичные значения для листа толщиной 2–10 мм.

Модуль упругости при 20 C составляет 112–118 ГПа, плотность — 4,45 г/см. Сплав сохраняет жаропрочность до 500 C при длительной эксплуатации, что выгодно отличает его от технического титана ВТ1-0 и низколегированных сплавов.

Технологические особенности обработки

Лист ВТ20 удовлетворительно деформируется в горячем состоянии и ограниченно — в холодном. Гибка тонколистового проката радиусом не менее 3–4 толщин выполняется без предварительного нагрева; для толщин свыше 5 мм рекомендуется локальный нагрев до 600–700 C. Сварка осуществляется аргонодуговым способом в среде инертного газа с защитой шва и околошовной зоны; после сварки для снятия остаточных напряжений применяется отжиг при 750–800 C. Обработка резанием затруднена из-за склонности к налипанию — используются твёрдосплавные инструменты и обильное охлаждение.

Области применения

Лист ВТ20 востребован в конструкциях, где требуется сочетание низкой плотности, жаропрочности и коррозионной стойкости:

• элементы обшивки и силового набора авиационных гондол, узлов крепления двигателей;
• детали горячей части газотурбинных установок и вспомогательных силовых установок;
• корпуса и внутренние элементы теплообменников, работающих с агрессивными средами при 300–500 C;
• оснастка для горячей штамповки и прессования в металлургическом производстве;
• элементы выхлопных систем и коллекторов в энергетическом машиностроении;
• конструкции химического оборудования, контактирующие с окислительными средами.

Нормативная база

Поставка листа ВТ20 регламентируется ГОСТ 22178 (листы титановые), техническими условиями производителей и отраслевыми стандартами авиастроения. Химический состав контролируется по ГОСТ 19807, механические свойства — по методикам ГОСТ 1497 и ГОСТ 9651. Для ответственных изделий предусмотрены ультразвуковой контроль сплошности и контроль макро- и микроструктуры.

Вопросы и ответы