Титановый слиток ВТ3-1 в Минске

Титановый слиток ВТ3-1: жаропрочный сплав для ответственных узлов

Титановый слиток ВТ3-1 — полуфабрикат из двухфазного (+) титанового сплава, легированного алюминием, хромом, молибденом и кремнием. Материал предназначен для последующей деформационной переработки в сортовой прокат, поковки, штамповки и плиты, применяемые в узлах, работающих при повышенных температурах. Слиток ВТ3-1 производится методом вакуумно-дугового переплава (ВДП) с контролем химической однородности по всей длине и сечению заготовки.

Химический состав и металлургические особенности

Сплав ВТ3-1 относится к системе Ti–Al–Cr–Mo–Si. Алюминий (5,5–7,0 %) упрочняет -фазу и повышает жаропрочность; хром (0,8–2,3 %) и молибден (0,2–0,7 %) обеспечивают прокаливаемость и стабильность механических свойств; кремний (0,15–0,40 %) формирует дисперсные силицидные выделения, повышающие сопротивление ползучести при длительном нагружении. Содержание примесей — кислорода, азота, водорода — строго регламентировано, поскольку их превышение снижает пластичность и вязкость разрушения.

Структура слитка после кристаллизации — крупнозернистая, с выраженной ликвационной неоднородностью. Для устранения дендритной ликвации и получения однородной мелкозернистой структуры слитки ВТ3-1 подвергают многоступенчатой деформации в - и (+)-областях. Температура полиморфного превращения сплава составляет 960–980 C, что определяет режимы нагрева при ковке и прессовании.

Механические свойства и рабочие характеристики

После термической обработки по режиму закалка + старение сплав ВТ3-1 демонстрирует высокий комплекс свойств. Предел прочности при комнатной температуре достигает 950–1200 МПа, предел текучести — 850–1050 МПа, относительное удлинение — 8–15 %. Материал сохраняет работоспособность при температурах до 400–450 C, что делает его пригодным для длительно нагруженных деталей компрессоров газотурбинных двигателей.

Применение слитков ВТ3-1 в промышленности

Слитки ВТ3-1 являются исходным сырьём для производства широкой номенклатуры полуфабрикатов, используемых в следующих отраслях:

• авиадвигателестроение — диски, лопатки, кольца и валы компрессоров высокого давления;
• газотурбинные установки наземного применения — рабочие и сопловые лопатки, роторные детали;
• насосное и компрессорное оборудование — валы, крыльчатки, корпусные элементы, работающие в агрессивных средах;
• химическое машиностроение — арматура, фланцы, переходники для трубопроводов с температурой эксплуатации до 400 C;
• судостроение — гребные винты, валопроводы, элементы движительных комплексов.

Выбор слитка ВТ3-1 в качестве исходной заготовки целесообразен для производств, оснащённых гидравлическими прессами усилием 30–100 МН, ковочными комплексами и линиями радиальной ковки. Материал хорошо деформируется в интервале 900–1150 C, допускает осадку, протяжку, прошивку и штамповку в закрытых штампах.

Термическая обработка и контроль качества

Для слитков ВТ3-1, предназначенных под последующую деформацию, применяют гомогенизирующий отжиг при 1050–1100 C с выдержкой 2–6 ч для выравнивания химического состава. Окончательные механические свойства формируются на стадии изготовления деталей. Типовые режимы упрочняющей обработки:

• закалка от 870–920 C в воду с последующим старением при 550–650 C в течение 1–5 ч;
• двойной отжиг при 950 C и 700 C для снятия остаточных напряжений;
• изотермический отжиг при 900 C для получения равновесной структуры.

Контроль качества слитков включает спектральный анализ химического состава, ультразвуковую дефектоскопию на наличие внутренних расслоений и газовых пузырей, а также проверку макроструктуры на темплетах. По требованию заказчика проводится контроль механических свойств на образцах, вырезанных из технологических проб.

Вопросы и ответы