Титановый шестигранник ВТ5: прутки шестигранного профиля из титанового сплава ВТ5
Титановый шестигранник ВТ5 — это сортовой металлопрокат с шестигранным поперечным сечением, изготовленный из титанового сплава марки ВТ5 (Ti–Al–Sn-система, -сплав с алюминием и оловом). Сплав ВТ5 относится к группе -титановых сплавов и содержит 4,5–6,0 % алюминия и 2,0–3,0 % олова. Шестигранный профиль из ВТ5 поставляется в виде горячекатаных или прессованных прутков с размером под ключ от 8 до 46 мм, реже — до 60 мм. Продукция соответствует требованиям ГОСТ 26492-85 (прутки титановые) и ТУ производителей. Сплав ВТ5 не упрочняется термической обработкой, что обеспечивает стабильность механических свойств по всему сечению прутка.
Технические характеристики титанового шестигранника ВТ5
Шестигранник ВТ5 сохраняет прочность при температурах от –253 C до +400 C, что определяет его применение в криогенной и авиационной технике. Плотность сплава — 4,4 г/см. Предел прочности при растяжении в отожжённом состоянии — не менее 750 МПа, предел текучести — не менее 650 МПа, относительное удлинение — не менее 10 %. Модуль упругости — 110–115 ГПа. Теплопроводность при 20 C — 8,6 Вт/(мК). Сплав обладает высокой коррозионной стойкостью в морской воде, хлоридных средах и ряде агрессивных химических реагентов. Шестигранный профиль обрабатывается резанием, сваривается аргонодуговой сваркой в защитной среде, поддаётся гибке и штамповке в горячем состоянии.
Сортамент и размеры шестигранника ВТ5
- Размер под ключ: 8, 10, 12, 14, 17, 19, 22, 24, 27, 30, 32, 36, 41, 46 мм
- Длина прутков: 1,5–4,0 м (мерная), 0,5–1,5 м (немерная)
- Допуски по размеру под ключ: h11, h12 по ГОСТ 26492-85
- Состояние поставки: горячекатаный, прессованный, отожжённый
- Кривизна прутка: не более 0,5 % длины для мерных прутков
- Маркировка: клеймение, бирка с указанием плавки и партии
Химический состав сплава ВТ5 (ГОСТ 19807-91)
| Элемент | Содержание, % | Примесь | Макс. содержание, % | Влияние на свойства |
|---|---|---|---|---|
| Алюминий (Al) | 4,5–6,0 | Железо (Fe) | 0,30 | Упрочнение твёрдого раствора |
| Олово (Sn) | 2,0–3,0 | Кремний (Si) | 0,12 | Жаропрочность, стабильность -фазы |
| Титан (Ti) | Основа | Углерод (C) | 0,10 | Твёрдость, хрупкость при превышении |
| — | — | Кислород (O) | 0,15 | Прочность, снижение пластичности |
| — | — | Азот (N) | 0,04 | Упрочнение, охрупчивание |
| — | — | Водород (H) | 0,006 | Водородная хрупкость |
Механические свойства шестигранника ВТ5 при 20 C
- Предел прочности в — 750–950 МПа
- Предел текучести 0,2 — 650–800 МПа
- Относительное удлинение — 10–16 %
- Относительное сужение — 25–35 %
- Ударная вязкость KCU — 40–60 Дж/см
- Твёрдость по Бринеллю — 220–280 HB
Области применения
Шестигранник ВТ5 применяется в конструкциях, где требуется сочетание высокой удельной прочности, коррозионной стойкости и работоспособности при криогенных и повышенных температурах. Конкретные направления:
- Авиастроение: крепёжные детали, болты, гайки, шпильки для узлов планера и двигателей
- Химическое машиностроение: крепёж для реакторов, теплообменников, трубопроводной арматуры в хлоридных средах
- Судостроение: детали палубных механизмов, крепёж для корпусных конструкций в морской воде
- Криогенная техника: элементы арматуры и соединений для установок разделения газов, работающих при –196 C и ниже
- Нефтегазовый комплекс: крепёж для фонтанной арматуры, работающей в средах с сероводородом
- Медицинская техника: элементы инструментов и имплантатов, не контактирующих с кровью длительно
Технологические особенности обработки
Шестигранник ВТ5 обрабатывается резанием с применением твердосплавного инструмента (ВК8, ВК6М) при скоростях 30–60 м/мин и обильном охлаждении. Точение и фрезерование сопровождаются низкой теплопроводностью сплава, что требует контроля температуры в зоне резания. Сварка выполняется аргонодуговым методом в среде аргона высшего сорта; сварные соединения склонны к росту зерна в зоне термического влияния, что снижает пластичность. Гибка возможна в горячем состоянии при 700–800 C с последующим отжигом. Отжиг проводится при 750–800 C с охлаждением на воздухе для снятия внутренних напряжений.
Вопросы и ответы
Чем титановый шестигранник ВТ5 отличается от шестигранника из ВТ6?
ВТ5 — -сплав, не упрочняемый термической обработкой, с более высокой жаропрочностью до 400 C и лучшей свариваемостью. ВТ6 — двухфазный +-сплав, упрочняемый закалкой и старением, с пределом прочности до 1100 МПа, но ограниченной рабочей температурой до 350 C.
При каких температурах шестигранник ВТ5 сохраняет работоспособность?
Сплав работоспособен в диапазоне от –253 C до +400 C. При криогенных температурах сохраняется пластичность, при 400 C — длительная прочность. Выше 450 C начинается интенсивное окисление и снижение механических свойств.
Какой крепёж изготавливают из шестигранника ВТ5?
Из шестигранника ВТ5 изготавливают болты, гайки, винты, шпильки, штуцеры и ниппели для авиационных, судовых и химических агрегатов. Крепёж работает в условиях морской воды, хлоридных растворов и криогенных сред.
Как обрабатывается шестигранник ВТ5 резанием?
Обработка ведётся твердосплавным инструментом марок ВК8, ВК6М со скоростями 30–60 м/мин и интенсивным охлаждением. Низкая теплопроводность титана вызывает нагрев кромки, поэтому применяются повышенные подачи и минимальная глубина резания.
Соответствует ли шестигранник ВТ5 стандарту ASTM?
Сплав ВТ5 близок по составу к титановому сплаву Grade 6 (Ti–5Al–2,5Sn) по ASTM B348. Однако прямое соответствие не установлено: Grade 6 допускает иные пределы по примесям. Для поставки по ASTM требуется отдельная сертификация плавки.
