Титановый пруток ВТ5-1: жаропрочный сплав для машиностроения и авиатехники
Титановый пруток ВТ5-1 — сортовой прокат из отечественного псевдо--сплава системы Ti–Al–Sn. Сплав регламентируется ГОСТ 19807-91 (марка) и поставляется по ГОСТ 26492-85 (прутки титановые). Ключевое отличие ВТ5-1 от технического титана ВТ1-0 — легирование алюминием (4,5–6,0 %) и оловом (1,5–2,5 %), что обеспечивает предел прочности при растяжении не ниже 785 МПа в отожжённом состоянии и сохраняет работоспособность до 400–450 C. Пруток выпускается диаметром 8–100 мм в горячекатаном, прессованном или обточенном исполнении, с поставкой в отожжённом состоянии.
Химический состав и механические свойства
Содержание примесей жёстко ограничено: железо — не более 0,25 %, кремний — до 0,12 %, углерод — до 0,10 %, кислород — до 0,15 %, азот — до 0,05 %. Суммарное легирование Al + Sn формирует твёрдый раствор с упрочнением -фазы без существенного снижения пластичности. Относительное удлинение составляет 10–14 %, ударная вязкость KCU — не менее 30 Дж/см.
| Диаметр, мм | в, МПа | ,, МПа | , % | Твёрдость HB |
|---|---|---|---|---|
| 10–20 | 835 | 735 | 10 | 255–310 |
| 21–40 | 785 | 685 | 12 | 240–295 |
| 41–60 | 785 | 635 | 12 | 230–285 |
| 61–100 | 735 | 590 | 14 | 220–270 |
Технологические особенности
Сплав ВТ5-1 обладает ограниченной технологической пластичностью при холодной деформации — гибка и правка выполняются с нагревом до 600–700 C. Обрабатываемость резанием удовлетворительная: рекомендуется твёрдосплавный инструмент (ВК8, ВК6М) со скоростью резания 25–45 м/мин и обильным охлаждением. Свариваемость ограниченная — сварка в защитной среде аргона с последующей термообработкой для снятия напряжений. Полируемость высокая, что важно для деталей, контактирующих с агрессивными средами.
Области применения
- Детали газотурбинных двигателей: диски компрессоров, лопатки, крепёжные элементы горячего тракта.
- Элементы авиационных конструкций: силовые шпангоуты, узлы крепления, работающие при нагреве до 400 C.
- Оборудование химической промышленности: реакторы, теплообменники, арматура для сред с окислителями.
- Судостроение: детали подводной арматуры, насосные узлы, контактирующие с морской водой.
- Медицинская техника: элементы эндопротезов, травматологические фиксаторы (после дополнительной обработки).
- Нефтегазовое оборудование: буровые замки, переводники, работающие в сероводородсодержащих средах.
Нормативная база и маркировка
- ГОСТ 19807-91 — титан и сплавы титановые, марки.
- ГОСТ 26492-85 — прутки титановые, технические условия.
- ГОСТ 22897-86 — прутки титановые для авиационной техники.
- ОСТ 1 90013-81 — отраслевой стандарт для авиастроения.
- AMS 4928 — международный аналог (Ti-5Al-2.5Sn).
Вопросы и ответы
Какая максимальная рабочая температура титанового прутка ВТ5-1?
Длительная рабочая температура — до 400 C, кратковременная — до 450 C. При превышении этих значений наблюдается интенсивное газонасыщение и снижение пластичности.
Чем ВТ5-1 отличается от ВТ6?
ВТ5-1 — псевдо--сплав с оловом, обладает лучшей жаропрочностью и свариваемостью, но меньшей прочностью (785 МПа против 950 МПа у ВТ6). ВТ6 — двухфазный +-сплав с ванадием, упрочняемый термообработкой.
Поставляется ли пруток ВТ5-1 в термообработанном состоянии?
Да, стандартная поставка — в отожжённом состоянии (отжиг при 750–800 C). Возможна поставка без термообработки по согласованию для последующей обработки потребителем.
Какой инструмент применяется для обработки прутка ВТ5-1?
Рекомендуется твёрдосплавный инструмент марок ВК6М, ВК8 с износостойким покрытием. Скорость резания — 25–45 м/мин, подача — 0,1–0,3 мм/об, обязательное охлаждение СОЖ.
