3.4 Деформовні титанові сплави

Деформовні а-сплави:

1. Сплави системи ВТ5 містить приблизно 5% А1, має більш високу міцність ніж чистий титан ( ав=750-950МПа, 5=10%), технологічність невисока (деформується лише в гарячому стані). З ВТ5 виготовляють деталі для роботи при температурі до 400°С.

2. Сплави, леговані додатково нейтральними зміцнювачами -оловом та цирконієм (Гі-ЖІ+нейтральні Sn, Zr). Олово сприяє підви­щенню технологічності, підвищує опір повзучості. Сплави добре зва­рюються, здатні працювати від кріогенних температур до 450°С. спла­ви термічно стійкі, не зміцнюються ТО. ВТ5-1 (5% А1, 2,5% 8и) має наступні властивості: ав=800-1000 МПа, 5=10%. До цієї групи нале­жить також ПТ7М (легований цирконієм), призначений для виготов­лення труб.

3. Дисперсійно твердіючі а-сплави. (Т+2%^) - сплав зміц­нюється ТО. Після старіння міцність сплаву зростає на 30-50% за ра­хунок дисперсійного твердіння. Виготовляють - лист, смуги, сплав добре зварюється.

Деформовні псевдо-а-сплави:

1. Сплави титану, що містять крім алюмінію, Р-стабілізатори, що є евтектоїдоутворювачами. Типовими представниками є сплави си­стеми П^Шп (ОТ4-0, ОТ4-1, ОТ4, ВТ4, ОТ4-2). Структура сплавів а+Р (1-5%). Сплави добре деформуються в гарячому та холодному стані, добре зварюються, робочі температури - до 350°С. Недоліки ­відносно невисока міцність (ав=600-750МПа, 5=15% - ОТ4-1) та жа­роміцність.

2. Сплави титану, що леговані А1 та ізоморфними р-стабілізаторами (Ti-Al-V): ПТ3В, ОТ4У. В сплавах серії ОТ4У замість марганцю (ОТ4) вводять ванадій (1,5-3,0%).

3. Сплави титану, що містять А1, р-стабілізатори, нейтральні зміцнювачі. До цієї групи належать ВТ20 (містить цирконій, ванадій, молібден), ВТ18, ТС5. ВТ20 - жароміцний листовий матеріал (Текспл<500°С), добре зварюється. ВТ18 - призначений для виготов­лення прутків, поковок, штамповок, здатний тривало використовува­тись при температурах 550-600°С.

4. Сплави, леговані нейтральними зміцнювачами (2г) та р-стабілізаторами (М), V, МС), вміст яких не перевищує граничної роз­чинності в а-фазі. До цієї групи належать АТ2, АТ2-1, АТ2-2. Струк­тура сплавів - а-твердий розчин (а+незначна кількість Р). Сплави ха­рактеризуються високою пластичністю та в'язкістю при кріогенних температурах (до -253°С).

Деформовні а-сплави та псевдо-а-сплави використовують, пе­реважно, у відпаленому стані.

Деформовні (а+ррр сплави титану:

1. Сплави, що леговані Al та ізоморфними рр-стабілізаторами (ВТ6, ВТ6С). Наведені сплави відповідають системі Ті-А1Л^. Ванадій сприяє підвищенню міцності та пластичності. ВТ6 (6,25%А1, 4,0%V) може використовуватись після відпалення (900-950°С) або гартування та старіння. Перевагою сплаву ВТ6 є добра зварюваність, сплав має високу термічну стабільність (Текспл=400-450°С). До цієї ж групи нале­жать ВТ14, ВТ16, що мають більший вміст р-стабілізаторів і, відпові­дно, містять 10% та 25-30% р-фази.

2. Сплави, леговані алюмінієм, ізоморфними та евтектоїдоут-ворюючими рр-стабілізаторами (перехідними елементами). До цієї групи належить сплав ВТ22 (Ті-А1^-МОСг-Ре), що є найміцнішим титановим сплавом після відпалення (міцність така ж як у ВТ6, ВТ3-1, ВТ14 після гартування та старіння. Сплав призначений для виготов­лення високонавантажених деталей та конструкцій, що тривало екс­плуатуються до 350-400°С.

3. Сплави, що леговані алюмінієм, ізоморфними р- стабіліза­торами та евтектоїдоутворювачами (неперехідними елементами). Сплави цієї групи містять 6-7% алюмінію, кремній та цирконій, що підвищують опір повзучості та тривалу міцність. ВТ8 у відпаленому стані містить а-фазу, 10% р-фази та дисперсні силіциди. Термооброб­ка ВТ8 - ізотермічне або подвійне відпалення, гартування та старіння. Сплав експлуатують при температурах до 450-500°С. ВТ9 додатково легований цирконієм, що підвищує жароміцність, для виробів з цього сплаву температура експлуатації сягає 500-550°С.

4. Сплави титану, що леговані алюмінієм, ізоморфними р-стабілізаторами та евтектоїдоутворювачами (перехідними та непе­рехідними елементами). При підвищених температурах р-фаза здатна розпадатися за евтектоїдною реакцією, що окрихчує сплав. Представни­ком групи є сплав ВТ3-1, що належить до системи Ті-А1-Сг-М ДРе-8і. Сплав призначений для тривалої експлуатації при 400-450°С. Ізотерміч­не відпалення (Т1=850-880°С; Т2=600-650°С) забезпечує отримання структури а+р, із вмістом р-фази - 15%. Після такої обробки сплав має максимальну пластичність та високу термічну стабільність. Також для сплаву застосовують подвійне відпалення та зміцнювальну обробку.

Деформовні псевдо-ррта рр-сплави титану:

ВТ15 - псевдо-р титановий сплав (3-4%А1, 7-8%МЦ 10-11,5%Сг), що постачається у вигляді листа, смуги, фольги, штамповок, поковок, прутків, профілю. В загартованому стані (780­900°С—повітря) міцність сплаву ав=880-1000МПа, пластичність - ви­сока (5=12-20%, \|/=35-55%). Зміцнення відбувається при подальшому старінні (480-550°С) за рахунок виділення з пересиченої р-фази части­нок а-фази.  Властивості сплаву ВТ15  після старіння: ав=1300-

1500МПа, 5=6%.

Недоліком псевдо-р-сплавів є низька пластичність зварних з' єднань, пов' язана з неоднорідним розпадом пересиченого р-твердого розчину. Процес зварювання може супроводжуватись ростом зерна, що також погіршує механічні властивості.

ВТ30 - сплав, що належить до системи Ті-М&2г-8п, має високу технологічну пластичність в загартованому стані, добре обробляється тиском в холодному стані. Міцність сплаву після гартування ав=650-750 МПа, після старіння - 1400-1600 МПа. Особливість легування -відсутність алюмінію.

4201 - р-сплав (Ті-33%МС), що має високу корозійну стійкість. Сплав добре зварюється, характеризується високою технологічною пластичністю. Постачається у вигляді листа, стрічки, фольги, поковок, штамповок, труб, профілю.