Материаловедение Справочник

Сплавы на основе титана

Титан – серебристо-белый металл с малой плотностью (4,5 г/см3) и высокой температурой плавления (1672 °С). Титан имеет две аллотропические модификации: α- низкотемпературную с плотно упакованной гексагональной решеткой и β-высокотемпературную с кубической объемно-центрированной решеткой. Температура α-β-перехода равна 882 °С.

В настоящее время известны несколько классификаций титановых сплавов, которые основаны на видах, типах структур в отожженном и закаленном состоянии. При этом в закаленном состоянии сплавы разделяют на две подгруппы: твердеющие при закалке, когда в результате ее получают твердую α`-мартенситную структуру с той же кристаллической решеткой, что и α-фаза, и мягкие после закалки, когда неравновесным состоянием является α-фаза. Среди титановых сплавов выделяют стареющие сплавы, т. е. упрочняемые за счет фазовых переходов и термически неупрочняемые.

Сплавы со структурой β-фазы, получаемой в результате закалки, подразделяют на следующие β-сплавы: термически стабильные; механически стабильные и механически нестабильные.

По назначению титановые сплавы классифицируют на конструкционные, жаростойкие, жаропрочные и сплавы с особыми свойствами.

По способам получения различают литейные и деформируемые сплавы. По прочности все титановые сплавы делят на три группы: малопрочные (σв ≤ 60 кгс/мм2), средней прочности (σв = 60…100 кгс/мм2) и высокой прочности (σв > 100 кгс/ м2). Но основным видом классификации титановых сплавов является классификация по структуре сплава в отожженном состоянии. Эта классификация наиболее распространена.

Перечень марок деформируемых титановых сплавов, условия деформирования и области применения приведены в табл. 10. Химический состав основных деформируемых титановых сплавов представлен в табл. 11, а режимы термической обработки и механические свойства сплавов – в табл. 12.

Таблица 10. Деформируемые титановые сплавы

Марка материалаВид полуфабрикатаОбработка давлениемОбласть применения
ВТ5ПруткиДеформируется в горячем состоянии. Температурный интервал штамповки 1020…900 °С. Охлаждение после деформации на воздухеСварные узлы и детали, длительно (до 10 000 ч) работающие при температурах до 350…400 °С
ВТ5-1ЛистыШтамповка в горячем состоянии в интервале температур 600…750 °ССварные силовые детали и узлы, длительно (до 10 000 ч) работающие при температурах до 400…450 °С
ПруткиДеформируется в горячем состоянии. Температурный интервал штамповки 1020…900 °С. Охлаждение после деформации на воздухе
ОТ4-0ЛистыВозможна штамповка в холодном состоянии. Штамповка в горячем состоянии в интервале температур 550…700 °ССварные узлы и детали, длительно (до 5000 ч) работающие при температурах до 300 °С. Детали, для изготовления которых требуется высокая технологическая пластичность при холодной штамповке
ПруткиДеформируется в горячем состоянии. Температурный интервал штамповки 890…700 °С. Охлаждение после деформации на воздухе
ОТ4-1ЛистыВозможна штамповка в холодном состоянии. Штамповка в горячем состоянии в интервале температур 550…700 °ССварные узлы, детали и изделия, длительно (до 30 000 ч) работающие при температурах до 300 °С и при 350 °С (до 2000 ч). Тонкостенные детали сложных форм, обшивки и т.п.

Лопатки направляющих аппаратов

ПруткиДеформируется в горячем состоянии. Температурный интервал штамповки 920…750 °С. Охлаждение после деформации на воздухе
ОТ4ЛистыШтамповка в горячем состоянии в интервале температур 550…700 °ССварные узлы и детали, длительно (до 30 000 ч) работающие при температурах до 300 °С и при 350…400 °С (до 2000 ч); детали и обшивки планера и газотурбинных двигателей; лопатки входного направляющего аппарата
ПруткиДеформируется в горячем состоянии. Температурный интервал штамповки 950…800 °С. Охлаждение после деформации на воздухе
ВТ6ЛистыШтамповка в горячем состоянии в интервале температур 650…800 °ССварные тяжелонагруженные детали и узлы, длительно (до 10 000 ч) работающие при температурах до 450 °С; авиационные детали: статоры, кожухи, камеры низкого давления и планеры самолетов; крепежные детали
ПруткиДеформируется в горячем состоянии. Температурный интервал штамповки 940…800 °С. Охлаждение после деформации на воздухе
ВТ20ЛистыШтамповка в горячем состоянии в интервале температур 700…900 °ССварные узлы и детали, длительно (до 6000 ч) работающие при температурах до 450…500 °С; обшивки крыла, корпусные детали газотурбинных двигателей и т.п.
ПруткиДеформируется в горячем состоянии. Температурный интервал штамповки 1020…850 °С. Охлаждение после деформации на воздухе
ВТ22Деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал штамповки 920…750 °С. Охлаждение после деформации на воздухеСиловые детали и сварные узлы, длительно (до 10 000 ч) работающие при температурах до 350 °С. Крупногабаритные и крепежные детали. Тяжелонагруженные крупногабаритные детали фюзеляжа, крыла шасси, детали системы управления самолета
ВТ3-1ПруткиДеформируется в горячем состоянии. Температурный интервал штамповки 970…850 °С. Охлаждение после деформации на воздухеДетали, длительно (до 6000 ч) работающие при температурах до 400…450 °С. Диски, лопатки компрессора, силовые и крепежные детали, сварные узлы
ВТ8Деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал штамповки 990…850 °С. Охлаждение после деформации на воздухеДетали, длительно (до 6000 ч) работающие при температурах до 500 °С. Детали газотурбинных двигателей (диски, лопатки компрессора, силовые детали, сварные узлы)
ВТ9
ВТ25Деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал штамповки 1020…850 °С. Охлаждение после деформации на воздухеДетали, длительно (до 6000 ч) работающие при температурах до 500 °С.

Сварные узлы. Детали газотурбинных двигателей (диски и лопатки камеры высокого давления)

Таблица 11. Химический состав основных деформируемых титановых сплавов

Марка материалаХимический состав, % (по ОСТ 1.90013–81)
AlMnVMoCrFeSiSnZrW
ВТ54,3…6,2
ВТ5-14…62…3
ОТ4-00,2…1,40,2…1,3
ОТ4-11,0…2,50,7…2,0
ОТ43,5…5,00,8…2,0
ВТ65,5…7,04,2…6,0
ВТ205,5…7,50,8…1,80,5…2,01,5…2,5
ВТ224,4…5,94,0…5,50,5…2,00,5…1,5
ВТ3-15,5…7,02…30,8…2,30,2…0,70,15…0,40
ВТ86,0…7,32,8…3,80,2…0,4
ВТ95,8…7,00,20…0,350,8…2,5
ВТ256,2…7,21,5…2,50,15…0,400,8…2,50,5…1,5

Таблица 12. Режимы термической обработки и механические свойства основных деформируемымых титановых сплавов

Марка материалаТермообработкаВид полуфабрикатаГОСТ, ОСТ, ТУ

____________

Механические свойства
σв, МПаσ0,2, МПа
ВТ5Прутки, штамповки.

Отжиг при 800…850 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83 и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73, 1.90173–75 и

1.90266–78

730…950720
ШтамповкиОСТ 1.90000–70
КольцаОСТ 1.90099–73700…950
ВТ5-1Листы, трубы, профили.

Отжиг при 700…750 °С

ЛистыГОСТ 22178–76, ОСТ 190218–76700…95050
ПлитыГОСТ 23755–79, ОСТ 1.90024–9450…60
Прутки, штамповки.

Отжиг при 800…850 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83 и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73, 1.90173–75 и

1.90266–78

760…1000750
ШтамповкиОСТ 1.90000–70
ОТ4-0Листы, трубы, профили.

Отжиг при 590…640 °С

ЛистыГОСТ 22178–76,

ОСТ 190218–76

500…65050
ПлитыГОСТ 23755–79,

ОСТ 1.90024–94

Прутки, штамповки.

Отжиг при 690…740 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83 и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73, 1.90173–75 и

1.90266–78

450…650
ШтамповкиОСТ 1.90000–70
ОТ4-1Листы, трубы, профили.

Отжиг при 640…690 °С

ЛистыГОСТ 22178–76,

ОСТ 190218–76

600…750570
ПлитыГОСТ 23755–79,

ОСТ 1.90024–94

Прутки, штамповки.

Отжиг при 740…790 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83 и 1-809-988–92,

ОСТ 1-90107–73, 1.90173–75

и 1.90266–78

550…800
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–86600…800
ШтамповкиОСТ 1.90000–70550…750
ОТ4-1Прутки, штамповки.

Отжиг при 740…790 °С

ЛопаткиОСТ 1.90002–86600…800
КольцаОСТ 1.90099–73
ОТ4Листы, трубы, профили.

Отжиг при 660…710 °С

ЛистыГОСТ 22178–76, ОСТ 190218–76750…900700
ПлитыГОСТ 23755–79, ОСТ 1.90024–94700…900
Прутки, штамповки.

Отжиг при 740…790 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83 и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73, 1.90173–75 и

1.90266–78

650…900820
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–86700…900
ШтамповкиОСТ 1.90000–70650…900
ЛопаткиОСТ 1.90002–86700…900
КольцаОСТ 1.90099–73
Трубы
ВТ6Листы, трубы, профили.

Отжиг при 750…800 С

ЛистыГОСТ 22178–76, ОСТ 1.90218–76900…1100800
ПлитыГОСТ 23755–79, ОСТ 1.90024–94850…1100
Прутки, штамповки.

Отжиг при 750…900 С

ПруткиТУ 1-805-135–83 и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73, 1.90173–75 и

1.90266–78

850…1120900
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–86920…1150
ШтамповкиОСТ 1.90000–70850…1100
ДискиОСТ 1.90197–89920…1150
ВТ6Прутки, штамповки.

Отжиг при 750…900 С

ЛопаткиОСТ 1.90002–86950…1200
КольцаОСТ 1.90099–73950…1100
ВТ20Листы, трубы, профили.

Отжиг при 700…800 °С

ЛистыГОСТ 22178–76, ОСТ 1.90218–76950…1200850…1050
ПлитыГОСТ 23755–79, ОСТ 1.90024–94950…1150
Прутки, штамповки.

Отжиг при 700…800 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83 и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73, 1.90173–75 и

1.90266–78

900…1150850…1000
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–86950…1150
ШтамповкиОСТ 1.90000–70900…1150
ЛопаткиОСТ 1.90002–86950…1150
КольцаОСТ 1.90099–73950
ВТ22Листы, трубы, профили.

Отжиг при 740…760 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83 и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73, 1.90173–75

и 1.90266–86, ТУ 1-805-286–91

1100…13001050…1150
Прутки, штамповки.

Нагрев до 820…850 °С,

выдержка 1…3 ч,

охлаждение с печью

до 740…760 °С,

выдержка 1…3 ч,

охлаждение на воздухе.

Нагрев до 500…650 °С,

выдержка 2…6 ч

охлаждение на воздухе

ШтамповкиОСТ 1.90000–701100
ДискиОСТ 1.90197–89, ТУ 1-92-116–871200…1350
ЛопаткиОСТ 1.90002–86, ТУ 1-92-116–87
ПлитыГОСТ 23755–79, ОСТ 1.90024–941100
Профили
ВТ3-1Прутки и штамповки.

Изотермический отжиг:

нагрев до 900…950 °С,

выдержка 1 ч, перенос

в другую печь с

температурой 550…680 °С,

выдержка 2 ч,

охлаждение на воздухе.

ПруткиТУ 1-805-135–83 и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73, 1.90173–75 и

1.90266–78

950…1200930…1150
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–861000…1200
ШтамповкиОСТ 1.90000–70950…1200
ДискиОСТ 1.90197–89960…1180
ЛопаткиОСТ 1.90002–861000…1250
КольцаОСТ 1.90000–731000…1200
Двойной отжиг:

нагрев до 900…950 °С,

выдержка 1 ч, охлаждение

на воздухе.

Старение при 550…600 °С,

выдержка 2…5 ч,

охлаждение на воздухе

Плиты
ВТ8Прутки, штамповки.

Двойной отжиг:

нагрев до 950…980 °С,

выдержка 1 ч охлаждение

на воздухе.

Старение при 590 °С,

выдержка 1…2 ч,

охлаждение на воздухе

ПруткиТУ 1-805-135–83 и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73, 1.90173–75 и

1.90266–86

950…1200950
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–861000…1200
ШтамповкиОСТ 1.90000–70950…1250
ДискиОСТ 1.90197–89960…1180
ЛопаткиОСТ 1.90002–861000…1300
ВТ8Прутки, штамповки.

Двойной отжиг:

нагрев до 950…980 °С,

выдержка 1 ч охлаждение

на воздухе.

Старение при 590 °С,

выдержка 1…2 ч,

охлаждение на воздухе

КольцаОСТ 1.90099–73950…1250
Плиты
ВТ9Прутки, штамповки.

Двойной отжиг:

нагрев до 950…980 °С,

выдержка 1 ч, охлаждение

на воздухе. Старение

при 530 °С, выдержка

2…12 ч, охлаждение

на воздухе

ПруткиТУ 1-805-135–83 и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73, 1.90173–75 и

1.90266–78

950…1250950…1150
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–861050…1250
ШтамповкиОСТ 1.90000–70950…1250
ДискиОСТ 1.90197–891030…1250
ЛопаткиОСТ 1.90002–861050…1300
КольцаОСТ 1.90099–731000…1250
Плиты
Трубы
ВТ25Прутки, штамповки.

Двойной отжиг: нагрев

до 950…980 °С выдержка

1 ч, охлаждение на воздухе.

Старение при 530 °С,

выдержка 6 ч,

охлаждение на воздухе

ПруткиТУ 1-805-135–831050…1250950…1150
Прутки лопаточныеТУ 1-92-51–771000…1250
ШтамповкиСТУ1000…1200
ДискиОСТ 1.90197–891100…1300
Лопатки
Марка материалаТермообработкаВид полуфабрикатаГОСТ, ОСТ, ТУ

______________

Механические свойства
δ, %Ψ, %KCU,

(кгс·м)/см2

НВ, dотп, мм
не менее
ВТ5Прутки, штамповки.

Отжиг при 800…850 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83,

1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73,

1.90173–75 и

1.90266–78

6…1016…253…53,4…4,0
ШтамповкиОСТ 1.90000–705…1015…253,0…4,53,4…4,0
КольцаОСТ 1.90099–7310253
ВТ5-1Листы, трубы, профили.

Отжиг при 700…750 °С

ЛистыГОСТ 22178–76,

ОСТ 190218–76

8…15
ПлитыГОСТ 23755–79,

ОСТ 1.90024–94

16
Прутки, штамповки.

Отжиг при 800…850 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83,

1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73,

1.90173–75 и

1.90266–78

6…1016…254,0…4,53,4…4,9
ШтамповкиОСТ 1.90000–70
ОТ4-0Листы, трубы, профили.

Отжиг при 590…640 °С

ЛистыГОСТ 22178–76,

ОСТ 190218–76

20…30
ПлитыГОСТ 23755–79,

ОСТ 1.90024–94

11; 1224
ОТ4-0Прутки, штамповки.

Отжиг при 690…740 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83,

1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73,

1.90173–75 и

1.90266–78

17…2030…455…74,2…4,8
ШтамповкиОСТ 1.90000–70
ОТ4-1Листы, трубы, профили.

Отжиг при 640…690 °С

ЛистыГОСТ 22178–76,

ОСТ 190218–76

13…25
ПлитыГОСТ 23755–79,

ОСТ 1.90024–94

9…1021
Прутки, штамповки.

Отжиг при 740…790 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83

и 1-809-988–92,

ОСТ 1-90107–73,

1.90173–75 и

1.90266–78

10…1523…354,0…4,53,8…4,3
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–8615354,5
ШтамповкиОСТ 1.90000–7010…1523…354,0…4,53,8…4,3
ЛопаткиОСТ 1.90002–8615354,5
Прутки, штамповки.

Отжиг при 740…790 °С

КольцаОСТ 1.90099–7312…1528…354,0…4,53,8…4,3
ОТ4Листы, трубы, профили.

Отжиг при 660…710 °С

ЛистыГОСТ 22178–76,

ОСТ 190218–76

12…20
ОТ4Листы, трубы, профили.

Отжиг при 660…710 °С

ПлитыГОСТ 23755–79,

ОСТ 1.90024–94

7; 820
Прутки, штамповки.

Отжиг при 740…790 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83

и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73,

1.90173–75 и

1.90266–78

8,5…

12,0

20…303,5…4,03,6…4,2
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–8612324
ШтамповкиОСТ 1.90000–708,5…

10,0

20…303,5
ЛопаткиОСТ 1.90002–8612324
КольцаОСТ 1.90099–7310293
Трубы
ВТ6Листы, трубы, профили.

Отжиг при 750…800 С

ЛистыГОСТ 22178–76,

ОСТ 1.90218–76

ПлитыГОСТ 23755–79,

ОСТ 1.90024–94

6…1020…30
ВТ6Прутки, штамповки.

Отжиг при 750…900 С

ПруткиТУ 1-805-135–83

и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73,

1.90173–75 и

1.90266–78

6…1020…303,43,3…3,8
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–8610353,5
ШтамповкиОСТ 1.90000–706…1020…3033,3…3,8
ДискиОСТ 1.90197–899…1025…304
ЛопаткиОСТ 1.90002–863,53,3…3,8
КольцаОСТ 1.90099–738…102,5…3,0
ВТ20Листы, трубы, профили.

Отжиг при 700…800 °С

ЛистыГОСТ 22178–76,

ОСТ 1.90218–76

6…12
ПлитыГОСТ 23755–79,

ОСТ 1.90024–94

61553,3…3,8
Прутки, штамповки.

Отжиг при 700…800 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83

и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73,

1.90173–75 и

1.90266–78

7…1020…253…5
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–8610254
ШтамповкиОСТ 1.90000–708…1020…253; 43,3…3,8
ЛопаткиОСТ 1.90002–8610254
КольцаОСТ 1.90099–738203
Марка материалаТермообработкаВид полуфабрикатаГОСТ, ОСТ, ТУМеханические свойства
δ, %Ψ, %KCU,

(кгс·м)/см2

НВ, dотп, мм
не менее
ВТ22Листы, трубы, профили.

Отжиг при 740…760 °С

ПруткиТУ 1-805-135–83

и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73,

1.90173–75 и

1.90266–86

8…1020…3533,1…3,6
Прутки, штамповки.

Нагрев до 820…

850 °С, выдержка 1…3 ч,

охлаждение с печью до 740…

760 °С, выдержка

1…3 ч, охлаждение на воздухе.

Нагрев до 500…650 °С, выдержка

2…6 ч охлаждение на воздухе

ШтамповкиОСТ 1.90000–706…818…20
ДискиОСТ 1.90197–89,

ТУ 1-92-116–87

6; 716…182,2
ЛопаткиОСТ 1.90002–86,

ТУ 1-92-116–87

7182,5
ПлитыГОСТ 23755–79,

ОСТ 1.90024–94

6…820…252,2…2,53,1…3,6
Профили
ВТ3-1Прутки и штамповки.

Изотермический отжиг: нагрев

до 900…950 °С, выдержка 1 ч,

перенос в другую печь с

температурой 550…680 °С,

выдержка 2 ч,

охлаждение на воздухе.

ПруткиТУ 1-805-135–83

и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73,

1.90173–75 и

1.90266–78

8…1020…3033,2…3,7
ВТ3-1Прутки и штамповки.

Изотермический отжиг:

нагрев до 900…950 °С,

выдержка 1 ч, перенос

в другую печь с температурой

550…680 °С,

выдержка 2 ч, охлаждение на

воздухе.

Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–861232…3533,2…3,7
ШтамповкиОСТ 1.90000–708…1020…25
ДискиОСТ 1.90197–89
ЛопаткиОСТ 1.90002–8625..303,15…3,70
КольцаОСТ 1.90000–7320…252,5…3,03,2…3,7
Двойной отжиг: нагрев до

900…950 °С, выдержка 1 ч,

охлаждение на воздухе.

Старение при 550…600 °С,

выдержка 2…5 ч, охлаждение

на воздухе

Плиты
ВТ8Прутки, штамповки.

Двойной отжиг:

нагрев до 950…980 °С,

выдержка 1 ч охлаждение

на воздухе.

Старение при 590 °С,

выдержка 1…2 ч,

охлаждение на воздухе

ПруткиТУ 1-805-135–83

и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73,

1.90173–75 и

1.90266–86

6…916…3033,2…3,7
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–861128
ШтамповкиОСТ 1.90000–706…916…253,2…3,7
ДискиОСТ 1.90197–898…1020…253,5
ЛопаткиОСТ 1.90002–867…1022…302,7…3,03,2…3,7
КольцаОСТ 1.90099–738; 920…302,5…3,0
ВТ8Прутки, штамповки.

Двойной отжиг:

нагрев до 950…980 °С,

выдержка 1 ч охлаждение

на воздухе.

Старение при 590 °С, выдержка

1…2 ч, охлаждение на воздухе

Плиты
ВТ9Прутки, штамповки.

Двойной отжиг: нагрев

до 950…980 °С, выдержка

1 ч, охлаждение на воздухе.

Старение при 530 °С,

выдержка

2…12 ч, охлаждение

на воздухе

ПруткиТУ 1-805-135–83

и 1-809-988–92,

ОСТ 1.90107–73,

1.90173–75 и

1.90266–78

6…914…3033,2…3,7
Прутки лопаточныеОСТ 1.90006–861128…33
ШтамповкиОСТ 1.90000–706…914…253,2…3,7
ДискиОСТ 1.90197–89820…222,5…3,0
ЛопаткиОСТ 1.90002–867…1022…303,2…3,7
КольцаОСТ 1.90099–738202,5
Плиты
Трубы
ВТ25Прутки, штамповки.

Двойной отжиг: нагрев до

950…980 °С выдержка 1 ч,

охлаждение на воздухе.

Старение при 530 °С,

выдержка

6 ч, охлаждение на воздухе

ПруткиТУ 1-805-135–838…1016…2033,1…3,4
Прутки лопаточныеТУ 1-92-51–779…1020…25
ШтамповкиСТУ8183,1…3,4
ДискиОСТ 1.90197–896…814…182,6…3,0
Лопатки

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *