Литейные титановые сплавы Литейные титановые <a href=сплавы" title="Литейные титановые сплавы" align="left" width="200" height="165" class=""/>

Все литейные титановые сплавы содержат алюминий. В связи с этим для разработки и изучения этих сплавов наибольшее значение имеет диаграмма состояния системы Ti – Al. Два варианта диаграммы состояния этой системы приведены на рис. 32.

Из приведенных частей диаграмм состояния следует, что алюминий является типичным αстабилизатором, повышающим температуру полиморфного превращения. Если придерживаться данных И.И. Корнилова (см. рис. 32, а), то при температуре 1250 °С в системе наблюдается перитектическое превращение, в результате которого образуется хрупкая сверхструктура α2 (твердый раствор на базе интерметаллида Ti3Al).

При температуре 1080 °С происходит превращение β + α2 → α. Однако при понижении температуры растворимость алюминия в αтитане понижается с 11,6 до 6 % с выделением фазы α2, которая снижает пластичность сплава. В связи с этим содержание алюминия в сплавах должно быть ограничено до 6–7 %. Диаграмма, приведенная на рис. 32, б, при температурах ниже 600 °С показывает такой же фазовый состав.

Химический состав литейных титановых сплавов приведен в табл. 20, а механические, физические и технологические свойства – в табл. 21, 22, 23 соответственно.

Таблица 20

Химический состав литейных титановых сплавов

 

Марка сплава

Группа сплава

Содержание легирующих элементов, мас. %

Al            Zr             Mo              V              Cr         Прочие

ВТ1Л

α

ВТ5Л

α

4,1–6,2

ВТ20Л

псевдоα

5,5–6,8

1,5–2,5

0,5–2,0

0,8–1,8

ВТ3–1Л

α + β

5,3–7,0

2,0–3,0

0,8–2,3

0,2–0,7 Fe 0,15–0,4 Si

ВТ6Л

α + β

5,0–6,5

3,5–5,3

ВТ9Л

α + β

5,6–7,0

0,8–2,0

2,8–3,8

0,2–0,35 Si

ВТ14Л

α + β

4,3–6,3

2,5–3,8

0,9–1,9

ВТ21Л

α + β

5,8–7,0

4,0–6,0

0,4–1,0

0,8–1,5

4,0–6,0

ВТ35Л

β

2,6–3,6

0,2–0,8

0,2–1,0

14,8–15,8

2,5–3,5

2,5–3,5 Sn

Таблица 21

Механические свойства литейных титановых сплавов

 

Марка сплава

σв, МПа

σ 0,2, МПа

δ, %

KCU, Дж/см2

 

не менее

 

ВТ1Л

343

294

10

39,2

ВТ5Л

687

618

6

29,4

ВТ20Л

883

785

5

39,2

ВТ31Л

931

815

4

29,4

ВТ6Л

834

736

5

44,1

ВТ9Л

931

815

4

34,3

ВТ14Л

883

785

5

24,5

ВТ21Л

981

843

4

19,6

Таблица 22

Физические свойства литейных титановых сплавов

 

Марка сплава

ρ (20 °С), кг/см3

Коэффициент термического расширения α ·10 6 (20100 °С), 1/К

Удельная тепло

емкость С

(при 100 °С),

кДж/(кг К)

Теплопроводность λ при 20 °С, Вт/(м К)

1

2

3

4

5

ВТ1Л ВТ5Л ВТ20Л ВТ3–1Л ВТ6Л ВТ9Л ВТ14Л ВТ21Л

4,50 4,41 4,47 4,43 4,43 4,49 4,50 4,47

8,2 8,6 8,7 9,5 8,3 7,61 7,82 8,5

0,525

– 0,580 0,565 0,543

– 0,501 0,515

13,4

– 8,4*

6,69 8,8 – 9,1* 7,9*

П р и м е ч а н и е . В столбце 5 знаком * обозначена теплопроводность λ при 100 °С.

Широкое использование алюминия в качестве основной легирующей добавки объясняется следующими его преимуществами перед остальными компонентами: а) он недефицитен и сравнительно дешев; б) значительно легче титана, и поэтому повышает удельную прочность сплавов; в) эффективно упрочняет α, α + βи βсплавы;

г) повышает жаропрочность титановых сплавов; д) снижает склонность к водородной хрупкости.

Однофазные αсплавы, кроме алюминия, могут легироваться нейтральными упрочнителями: оловом, цирконием. В литейном сплаве этой группы ВТ5Л допускается до 0,8 % Zr. К достоинствам αсплавов можно отнести повышенную прочность и жаропрочность, высокую термическую стабильность, отсутствие хладноломкости. Эти сплавы хорошо свариваются без охрупчивания в шве и околошовной зоне. К недостаткам αсплавов можно отнести сравнительно невысокую прочность. Термической обработкой они не упрочняются.

Псевдоαсплавы, кроме алюминия, содержат некоторое количество βстабилизаторов. Так, сплав ВТ20Л легирован молибденом и ванадием. Эти элементы и цирконий существенно повышают прочность сплава.

Наиболее многочисленной группой литейных титановых сплавов являются двухфазные сплавы. Их свойства могут меняться в широком диапазоне в зависимости от количества βфазы. Большие возможности регулирования механических свойств объясняются тем, что алюминий способствует увеличению растворимости других легирующих добавок. Это позволяет увеличить возможности растворного упрочнения. Кроме того, двухфазные сплавы могут упрочняться путем закалки и старения.

Сплавы ВТ31Л, ВТ6Л и ВТ9Л являются литейными аналогами соответствующих деформируемых сплавов. Сплав ВТ9Л обладает повышенной жаропрочностью и предназначен для работы при температурах до 500–560 °С. Сплав ВТ21Л разрабатывался специально для фасонного литья. Он не имеет деформируемого аналога. Однако его литейные свойства оказались хуже, чем у других двухфазных сплавов, и он не нашел широкого применения.

Одним из самых новых является высокопрочный однофазный βсплав ВТ35Л (его иногда относят к псевдоβсплавам). После термической обработки прочность сплава может достигать 1100–1150 МПа. Сплав имеет неплохие литейные свойства.

  • Читать все новости