Титан ВТ23

Марка: ВТ23 Класс: Титановый деформируемый сплав
Использование в промышленности: для изготовления кавитационно стойких изделий; класс по структуре α+β
Химический состав в % сплава ВТ23
Fe 0,4 - 0,8
Cr 0,8 - 1,4
Mo 1,5 - 2,5
V 4 - 5
Ti 84 - 89,3
Al 4 - 6,3
Дополнительная информация и свойства
Термообработка: Закалка и старение
Твердость материала: HB 10 -1 = 255 - 270 МПа
Механические свойства сплава ВТ23 при Т=20oС
Прокат Размер Напр. σв(МПа) sT (МПа) δ5 (%) ψ % KCU (кДж / м2)
Лист 1100-1200 10-13
Лист 1450-1600 4-6

Некоторые особенности сварки титана ВТ23: для многокомпонентного сплава ВТ23 и высоколегированного сплава ВТ22 нецелесообразно применять методы сварки с глубоким проплавлением. Их сварные соединения требуют обязательного отжига после сварки и именно в этом состоянии могут быть наиболее успешно применены. В состоянии же после сварки швы сплава ВТ23 малопластичны при всех методах сварки титана без разделки кромок за один проход.

Механические свойства сварных соединений сплава ВТ23 толщиной 3 мм:

Вид сварки σв, кгс/мм2 ан, кгс*м/см2 а0
АРДСНп
АРДСНп с флюсом типа АНТ-19А
ЭЛС
109
106
107
1,8
1,2
1,1
18
15
10

В связи с чувствительностью а+в-сплавов к термическому циклу сварки и благоприятным влиянием замедленного охлаждения на свойства сварных соединений, можно было ожидать, что электронно-лучевая сварка не найдет применения для изготовления сварных конструкций из сплавов данной группы. Однако это предположение не оправдалось. Вероятно, мелкозернистая структура, образующаяся в процессе термического цикла ЭЛС, а также дисперсность продуктов внутризеренного распада влияют на характер разрушения сварных соединений и уменьшают отрицательное влияние пересыщенности а`-фазы на свойства швов. Известны примеры использования электронного луча при изготовлении конструкций различных размеров и толщин элементов из некоторых двухфазных термических упрочняемых сплавов титана. Считают даже, что ЭЛС сплавов Ti-6А1-4V, Ti-6А1-4V-2Sn и других при толщине свариваемых элементов 40-50 мм экономичнее аргонодуговой и обеспечивает более высокие свойства соединений.

Термическая обработка сварных соединений из титана ВТ23: сварные конструкции из сплава ВТ23 необходимо отжигать при 750°С с охлаждением в печи до 400°С, а затем на воздухе, что позволяет приблизить свойства сварных соединений к свойствам основного металла. Характерным для сварных соединений сплавов критического состава является повышение в результате отжига не только пластических свойств, но и прочности. Значительное улучшение свойств объясняется благоприятным соотношением а- и в-фаз в структуре околошовной зоны после отжига. Сплав становится стабильным и не наблюдается аномального изменения электросопротивления при нагреве.

Целью отжига при сварке титановых сплавов критического состава является не только устранение термических сварочных напряжений, но и получение равновесной смеси с необходимым соотношением а-фазы и в-твердого раствора, достаточно обогащенного стабилизирующими элементами для того, чтобы обеспечить стабильность в-фазы при эксплуатации. Правку и механическую обработку сварных конструкций из этих сплавов следует производить только в отожженном состоянии.

Основное применение нашел высокотемпературный одноступенчатый отжиг при температуре 750° С, выдержка при этой температуре в течение 1-2 ч и медленное охлаждение с печью со скоростью 2-4° в минуту до 350-400° С, далее на воздухе.

Повышение температуры и увеличение длительности отжига в а + в-области сопровождается огрублением внутризеренного строения и ростом размеров а-пластин. Следует отметить необходимость строгой регламентации скорости охлаждения. При увеличении скорости охлаждения от температуры отжига не достигается стабильность структуры и наблюдается эффект закалки. При охлаждении на воздухе происходит частичный распад в-раствора с образованием в-фазы, что вызывает резкое охрупчивание сплава. Уменьшение скорости охлаждения также нежелательно из-за понижения пластичности. Влияние средней скорости печного охлаждения в пределах 0,3-1,4° С/мин в диапазоне 780-350° С исследовано Н. Ф. Аношкинам и др. Снижение средней скорости печного охлаждения с 1,4 до 0,3° С/мин сопровождается повышением прочности на 5-7 кгс/мм2 и понижением пластичности на 10-15%. Это вызвано увеличением количества а-фазы и ее характерным внутризеренным строением.

Таким образом, высоколегированные сплавы критического состава требуют жесткой регламентации скорости печного охлаждения и корректировки температуры отжига с учетом инерционности имеющегося оборудования.

Краткие обозначения:
σв - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
  ε - относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ0,05 - предел упругости, МПа
  Jк - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ0,2 - предел текучести условный, МПа
  σизг - предел прочности при изгибе, МПа
δ5,δ4,δ10 - относительное удлинение после разрыва, %
  σ-1 - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σсж0,05 и σсж - предел текучести при сжатии, МПа
  J-1 - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν - относительный сдвиг, %
  n - количество циклов нагружения
sв - предел кратковременной прочности, МПа   R и ρ - удельное электросопротивление, Ом·м
ψ - относительное сужение, %
  E - модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2   T - температура, при которой получены свойства, Град
sT - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа   l и λ - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB - твердость по Бринеллю
  C - удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
HV
- твердость по Виккерсу   pn и r - плотность кг/м3
HRCэ
- твердость по Роквеллу, шкала С
  а - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), 1/°С
HRB - твердость по Роквеллу, шкала В
  σtТ - предел длительной прочности, МПа
HSD
- твердость по Шору   G - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
Наверх
Напишите нам