Титановый слиток ВТ16 в Минске

Титановый слиток ВТ16 — технические характеристики и применение

Титановый слиток ВТ16 — заготовка из высокопрочного двухфазного титанового сплава мартенситного класса, легированного алюминием, молибденом и ванадием. Сплав ВТ16 относится к системе Ti–Al–Mo–V и предназначен для изготовления деталей, работающих в условиях высоких статических и циклических нагрузок. Слитки формируются методом вакуумно-дугового переплава (ВДП) или электронно-лучевого переплава (ЭЛП), что обеспечивает однородность химического состава и отсутствие газовых включений по сечению заготовки.

Химический состав и структура

Нормируемое содержание легирующих элементов в слитке ВТ16 регламентируется отраслевыми техническими условиями. Базовый диапазон концентраций: алюминий — 2,0–3,5 %, молибден — 4,5–6,0 %, ванадий — 4,0–5,5 %. Остальное — титан с допустимыми примесями железа, кремния, циркония и газов (кислород, азот, водород). После деформационного передела и термической обработки сплав приобретает двухфазную (+) структуру, обеспечивающую сочетание прочности и пластичности.

Механические свойства слитка ВТ16 после гомогенизирующего отжига при температуре 950–1050 C характеризуются следующими показателями:

• временное сопротивление разрыву — 950–1250 МПа (в зависимости от режима старения);
• предел текучести — 850–1100 МПа;
• относительное удлинение — 8–15 %;
• ударная вязкость — 30–50 Дж/см;
• плотность — 4,52 г/см.

Технологические особенности передела

Слитки ВТ16 поставляются в кованом или катаном состоянии с обточенной или ободранной поверхностью. Диаметр заготовок варьируется от 200 до 700 мм, масса — от 500 до 3000 кг. Для последующей пластической деформации слитки нагреваются до температуры 950–1050 C; ковка выполняется в интервале 850–1000 C с последующим охлаждением на воздухе. Сплав чувствителен к перегреву выше 1100 C, что приводит к росту -зерна и снижению усталостной прочности готовых изделий.

Гомогенизационный отжиг слитков проводится при 1000–1050 C с выдержкой 4–8 часов для выравнивания ликвационной неоднородности. Контроль качества включает ультразвуковую дефектоскопию на наличие внутренних расслоений, пор и неметаллических включений, а также спектральный анализ химического состава по ГОСТ 19807-91.

Применение слитков ВТ16

Слитки ВТ16 являются исходным материалом для производства промежуточных заготовок — прутков, поковок, штамповок и листов, из которых изготавливаются высоконагруженные детали авиационной и ракетно-космической техники. Основные области применения:

• диски и лопатки компрессора газотурбинных двигателей;
• силовые элементы планера летательных аппаратов;
• крепежные изделия ответственного назначения (болты, винты, заклепки);
• детали гидравлических систем, работающие при температурах до 350 C;
• элементы конструкций морской техники, подверженные коррозионному растрескиванию.

Сравнение с другими титановыми сплавами

По сравнению с широко применяемым сплавом ВТ6 (Ti–6Al–4V), ВТ16 обеспечивает более высокую прочность после закалки и старения при несколько меньшей пластичности. Сплав ВТ16 превосходит ВТ20 по усталостной прочности при циклических нагрузках, что делает его предпочтительным для деталей крепежа и вращающихся элементов компрессоров.

Условия поставки и контроль качества

Слитки ВТ16 поставляются с паспортом качества, подтверждающим соответствие химического состава и механических свойств требованиям технических условий. Каждая партия сопровождается протоколами механических испытаний на образцах, отобранных от контрольных слитков. Допустимые отклонения по геометрическим размерам регламентируются нормативной документацией; кривизна оси слитка не должна превышать 5 мм на 1 метр длины.

Для ответственных применений в авиастроении предусмотрен дополнительный контроль — 100 % ультразвуковая дефектоскопия по всей длине заготовки с фиксацией координат выявленных дефектов. При обнаружении недопустимых включений слиток подлежит вырезке дефектного участка или переплаву.

Вопросы и ответы