Титан ВТ6
 |
|
| Марка: ВТ6 | Класс: Титановый деформируемый сплав |
| Использование в промышленности: штампосварные детали, длительно работающие при температуре 400-450° ; класс по структуре α+β | |
| Химический состав в % сплава ВТ6 | ||
| Fe | до 0,3 |  |
| C | до 0,1 | |
| Si | до 0,15 | |
| V | 3,5 — 5,3 | |
| N | до 0,05 | |
| Ti | 86,485 — 91,2 | |
| Al | 5,3 — 6,8 | |
| Zr | до 0,3 | |
| O | до 0,2 | |
| H | до 0,015 | |
Поставщик Ауремо ООО www.auremo.org
Купить: Санкт-Петербург +7(812)680-16-77, Днепр +380(56)790-91-90, info[æ]auremo.org
ВТ6 труба, лента, проволока, лист, круг ВТ6
| Свойства и полезная информация: |
| Термообработка: Закалка и старение | |
| Твердость материала: HB 10 -1 = 293 — 361 МПа | |
| Свариваемость материала: без ограничений. |
| Механические свойства сплава ВТ6 при Т=20 o С | |||||||
| Прокат | Размер | Напр. | σв(МПа) | s T (МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м 2 ) |
| Пруток | 900-1100 | 8-20 | 20-45 | 400 | |||
| Пруток | 1100-1250 | 6 | 20 | 300 | |||
| Штамповка | 950-1100 | 10-13 | 35-60 | 400-800 | |||
| Физические свойства сплава ВТ6 | ||||||
| T (Град) | E 10 — 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м 3 ) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
| 20 | 1.15 | 8.37 | 4430 | 1600 | ||
| 100 | 8.4 | 9.21 | 1820 | |||
| 200 | 8.7 | 10.88 | 0.586 | 2020 | ||
| 300 | 9 | 11.7 | 0.67 | 2120 | ||
| 400 | 10 | 12.56 | 0.712 | 2140 | ||
| 500 | 13.82 | 0.795 | ||||
| 600 | 15.49 | 0.879 | ||||
Особенности термообработки титана ВТ6 (и близких по составу ВТ14 и т.д.): термическая обработка является основным средством изменения структуры титановых сплавов и достижения комплекса механических свойств, необходимых при эксплуатации изделий. Обеспечивая высокую прочность при достаточной пластичности и вязкости, а также стабильность этих свойств в процессе эксплуатации, термическая обработка имеет не меньшее значение, чем легирование.
Основными видами термической обработки титановых сплавов являются: отжиг, закалка и старение. Находят применение также термомеханические методы обработки.
В зависимости от температурных условий отжиг титановых сплавов может сопровождаться фазовыми превращениями (отжиг с фазовой перекристаллизацией в области выше а→в — превращения) и может протекать без фазовых превращений (например, рекристаллизационный отжиг ниже температур а→в-превращения). Рекристаллизационный отжиг титана и его сплавов приводит к разупрочнению или устранению внутренних напряжений, что может сопровождаться изменением механических свойств. Легирующие добавки и примеси — газы существенно влияют на температуру рекристаллизации титана (рис. 1). Как видно из рисунка, температуру рекристаллизации в наибольшей степени повышают углерод, кислород, алюминий, бериллий, бор, рений и азот. Некоторые из элементов (хром, ванадий, железо, марганец, олово) действуют эффективно при введении их в относительно больших количествах — не менее 3%. Неодинаковое влияние указанных элементов объясняется разным характером их химического взаимодействия с титаном, различием в атомных радиусах и структурным состоянием сплавов.
Отжиг особенно эффективен для структурно нестабильных, а также деформированных титановых сплавов. Прочность двухфазных а+в-сплавов титана в отожженном состоянии не является простой суммой прочности а- и в-фаз, а зависит и от гетерогенности структуры. Максимальной прочностью в отожженном состоянии обладают сплавы с наиболее гетерогенной структурой, содержащие примерно одинаковое количество а- и в-фаз, что связано с измельчением микроструктуры. Отжиг позволяет улучшить пластические характеристики и технологические свойства сплавов (табл. 4).
Неполный (низкий) отжиг применяют с целью устранения только внутренних напряжений, образовавшихся в результате сварки, механической обработки, листовой штамповки и др.
Помимо рекристаллизации в сплавах титана могут происходить и другие превращения, которые приводят к изменению конечных структур. Важнейшими из них являются:
а) мартенситное превращение в-твердого раствора;
б) изотермическое превращение в-твердого раствора;
в) эвтектоидное или перитектоидное превращение в-твердого раствора с образованием интерметаллидных фаз;
г) изотермическое превращение нестабильного а-твердого раствора (например, а` в а+в).
Упрочняющая термическая обработка возможна лишь при условии содержания в сплаве в-стабилизирующих элементов. Она заключается в закалке сплава и последующем старении. Свойства титанового сплава, получаемые в результате термической обработки, зависят от состава и количества метастабильной в-фазы, сохраняющейся при закалке, а также типа, количества и распределения продуктов распада, образующихся в процессе старения. На стабильность в-фазы существенное влияние оказывают примеси внедрения — газы. По данным И. С. Полькина и О. В. Каспаровой азот снижает стабильность в-фазы, изменяет кинетику распада и конечные свойства, повышает температуру рекристаллизации. Также действует кислород, однако азот оказывает более сильное влияние, чем кислород. Например, по влиянию на кинетику распада в-фазы в сплаве ВТ15 содержание 0,1% N2 эквивалентно 0,53% 02, а 0,01% N2 — 0,2% О2. Азот, как и кислород, подавляет процесс образования ω-фазы.
М. А. Никаноровым и Г. П. Дыковой сделано предположение о том, что увеличение содержания 02 интенсифицирует распад в-фазы благодаря его взаимодействию с вакансиями закалки в-твердого раствора. Это, в свою очередь, создает условия для появления а-фазы.
Водород стабилизирует в-фазу, увеличивает количество остаточной в-фазы в закаленных сплавах, повышает эффект старения сплавов, закаленных из в-области, понижает температуру нагрева под закалку, обеспечивающую максимальный эффект старения.
В а + в- и в-сплавах водород влияет на интерметаллидный распад, приводит к образованию гидридов и потере пластичности в-фазы при старении. Водород в основном концентрируется в в-фазе.
Ф. Л. Локшин, изучая фазовые превращения при закалке двухфазных титановых сплавов, получил зависимости структуры после закалки из в-области и концентрацией электронов.
Сплавы ВТ6С, ВТ6, ВТ8, ВТЗ-1 и ВТ14 имеют среднюю концентрацию электронов на атом 3,91-4,0. Эти сплавы после закалки из в-области имеют структуру а`. При концентрации электронов 4,03-4,07 после закалки фиксируется а»-фаза. Сплавы ВТ 15 и ВТ22 с концентрацией электронов 4,19 после закалки из в-области имеют структурув-фазы.
Свойства закаленного сплава, а также процессы последующего упрочнения его при старении в значительной мере обусловливаются температурой закалки. При данной неизменной температуре старения с ростом температуры закалки Tзак в (а + в)-области повышается прочность сплава и падают его пластичность и вязкость. При переходе Tзак в область в-фазы понижается прочность без повышения пластичности и вязкости. Это происходит вследствие роста зерен.
С. Г. Федотов и др. на примере многокомпонентного а + в-сплава (7% Мо; 4% А1; 4% V; 0,6% Сr; 0,6% Fe) показали, что при закалке из в-области образуется грубоигольчатая структура, сопровождающаяся понижением пластичности сплава. Чтобы избежать это явление, для двухфазных сплавов температуру закалки принимают в пределах области а + в-фаз. Во многих случаях эти температуры находятся на границе или вблизи перехода а + в→в. Важной характеристикой титановых сплавов является их прокаливаемость.
С. Г. Глазуновым определены количественные характеристики прокаливаемости ряда титановых сплавов. Например, плиты из сплавов ВТЗ-1, ВТ8, ВТ6 прокаливаются насквозь при толщине до 45 мм, а плиты из сплавов ВТ14 и ВТ16 — при толщине до 60 мм; листы из сплава ВТ15 прокаливаются при любой толщине.
В последние годы исследователями выполнены работы по изысканию оптимальных практических методов и режимов упрочняющей термической обработки промышленных титановых сплавов. Установлено, что после закалки двухфазных сплавов ВТ6, ВТ14, ВТ16 предел прочности и предел текучести их понижаются. Близкую к ним прочность имеет после закалки и сплав ВТ15 (σв=90-100 кгс/мм 2 ).
| 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 | |
| s в | — 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/см 2 | T | — температура, при которой получены свойства, Град | |
| s T | — 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 20 o — T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | — твердость по Виккерсу | pn и r | — плотность кг/м 3 | |
| HRCэ | — твердость по Роквеллу, шкала С | а | — коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o — T ), 1/°С | |
| HRB | — твердость по Роквеллу, шкала В | σ t Т | — предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | — твердость по Шору | G | — модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Источник
Титан ВТ6
| Марка: ВТ6 | Класс: Титановый деформируемый сплав |
| Использование в промышленности: штампосварные детали, длительно работающие при температуре 400-450° ; класс по структуре α+β | |
| Химический состав в % сплава ВТ6 | ||
| Fe | до 0,3 | |
| C | до 0,1 | |
| Si | до 0,15 | |
| V | 3,5 — 5,3 | |
| N | до 0,05 | |
| Ti | 86,485 — 91,2 | |
| Al | 5,3 — 6,8 | |
| Zr | до 0,3 | |
| O | до 0,2 | |
| H | до 0,015 | |
| Дополнительная информация и свойства |
| Термообработка: Закалка и старение | |
| Твердость материала: HB 10 -1 = 293 — 361 МПа | |
| Свариваемость материала: без ограничений. |
| Механические свойства сплава ВТ6 при Т=20 o С | |||||||
| Прокат | Размер | Напр. | σв(МПа) | s T (МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м 2 ) |
| Пруток | 900-1100 | 8-20 | 20-45 | 400 | |||
| Пруток | 1100-1250 | 6 | 20 | 300 | |||
| Штамповка | 950-1100 | 10-13 | 35-60 | 400-800 | |||
| Физические свойства сплава ВТ6 | ||||||
| T (Град) | E 10 — 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м 3 ) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
| 20 | 1.15 | 8.37 | 4430 | 1600 | ||
| 100 | 8.4 | 9.21 | 1820 | |||
| 200 | 8.7 | 10.88 | 0.586 | 2020 | ||
| 300 | 9 | 11.7 | 0.67 | 2120 | ||
| 400 | 10 | 12.56 | 0.712 | 2140 | ||
| 500 | 13.82 | 0.795 | ||||
| 600 | 15.49 | 0.879 | ||||
Особенности термообработки титана ВТ6 (и близких по составу ВТ14 и т.д.): термическая обработка является основным средством изменения структуры титановых сплавов и достижения комплекса механических свойств, необходимых при эксплуатации изделий. Обеспечивая высокую прочность при достаточной пластичности и вязкости, а также стабильность этих свойств в процессе эксплуатации, термическая обработка имеет не меньшее значение, чем легирование.
Основными видами термической обработки титановых сплавов являются: отжиг, закалка и старение. Находят применение также термомеханические методы обработки.
В зависимости от температурных условий отжиг титановых сплавов может сопровождаться фазовыми превращениями (отжиг с фазовой перекристаллизацией в области выше а→в — превращения) и может протекать без фазовых превращений (например, рекристаллизационный отжиг ниже температур а→в-превращения). Рекристаллизационный отжиг титана и его сплавов приводит к разупрочнению или устранению внутренних напряжений, что может сопровождаться изменением механических свойств. Легирующие добавки и примеси — газы существенно влияют на температуру рекристаллизации титана. Как видно из рисунка, температуру рекристаллизации в наибольшей степени повышают углерод, кислород, алюминий, бериллий, бор, рений и азот. Некоторые из элементов (хром, ванадий, железо, марганец, олово) действуют эффективно при введении их в относительно больших количествах — не менее 3%. Неодинаковое влияние указанных элементов объясняется разным характером их химического взаимодействия с титаном, различием в атомных радиусах и структурным состоянием сплавов.
Отжиг особенно эффективен для структурно нестабильных, а также деформированных титановых сплавов. Прочность двухфазных а+в-сплавов титана в отожженном состоянии не является простой суммой прочности а- и в-фаз, а зависит и от гетерогенности структуры. Максимальной прочностью в отожженном состоянии обладают сплавы с наиболее гетерогенной структурой, содержащие примерно одинаковое количество а- и в-фаз, что связано с измельчением микроструктуры. Отжиг позволяет улучшить пластические характеристики и технологические свойства сплавов.
Режимы отжига титановых сплавов (листы и детали из них) [7]
| Сплав | Температура, °С | |
| превращения a+b → b | отжига | |
| BT6 BT14 BT16 BT15 | 950‒1000 920‒960 870‒910 750‒800 | 800 750 780 800 |
Неполный (низкий) отжиг применяют с целью устранения только внутренних напряжений, образовавшихся в результате сварки, механической обработки, листовой штамповки и др.
Помимо рекристаллизации в сплавах титана могут происходить и другие превращения, которые приводят к изменению конечных структур. Важнейшими из них являются:
а) мартенситное превращение в-твердого раствора;
б) изотермическое превращение в-твердого раствора;
в) эвтектоидное или перитектоидное превращение в-твердого раствора с образованием интерметаллидных фаз;
г) изотермическое превращение нестабильного а-твердого раствора (например, а` в а+в).
Упрочняющая термическая обработка возможна лишь при условии содержания в сплаве в-стабилизирующих элементов. Она заключается в закалке сплава и последующем старении. Свойства титанового сплава, получаемые в результате термической обработки, зависят от состава и количества метастабильной в-фазы, сохраняющейся при закалке, а также типа, количества и распределения продуктов распада, образующихся в процессе старения. На стабильность в-фазы существенное влияние оказывают примеси внедрения — газы. По данным И. С. Полькина и О. В. Каспаровой азот снижает стабильность в-фазы, изменяет кинетику распада и конечные свойства, повышает температуру рекристаллизации. Также действует кислород, однако азот оказывает более сильное влияние, чем кислород. Например, по влиянию на кинетику распада в-фазы в сплаве ВТ15 содержание 0,1% N2 эквивалентно 0,53% 02, а 0,01% N2 — 0,2% О2. Азот, как и кислород, подавляет процесс образования ω-фазы.
М. А. Никаноровым и Г. П. Дыковой сделано предположение о том, что увеличение содержания 02 интенсифицирует распад в-фазы благодаря его взаимодействию с вакансиями закалки в-твердого раствора. Это, в свою очередь, создает условия для появления а-фазы.
Водород стабилизирует в-фазу, увеличивает количество остаточной в-фазы в закаленных сплавах, повышает эффект старения сплавов, закаленных из в-области, понижает температуру нагрева под закалку, обеспечивающую максимальный эффект старения.
В а + в- и в-сплавах водород влияет на интерметаллидный распад, приводит к образованию гидридов и потере пластичности в-фазы при старении. Водород в основном концентрируется в в-фазе.
Ф. Л. Локшин, изучая фазовые превращения при закалке двухфазных титановых сплавов, получил зависимости структуры после закалки из в-области и концентрацией электронов.
Сплавы ВТ6С, ВТ6, ВТ8, ВТЗ-1 и ВТ14 имеют среднюю концентрацию электронов на атом 3,91-4,0. Эти сплавы после закалки из в-области имеют структуру а`. При концентрации электронов 4,03-4,07 после закалки фиксируется а»-фаза. Сплавы ВТ 15 и ВТ22 с концентрацией электронов 4,19 после закалки из в-области имеют структурув-фазы.
Свойства закаленного сплава, а также процессы последующего упрочнения его при старении в значительной мере обусловливаются температурой закалки. При данной неизменной температуре старения с ростом температуры закалки Tзак в (а + в)-области повышается прочность сплава и падают его пластичность и вязкость. При переходе Tзак в область в-фазы понижается прочность без повышения пластичности и вязкости. Это происходит вследствие роста зерен.
С. Г. Федотов и др. на примере многокомпонентного а + в-сплава (7% Мо; 4% А1; 4% V; 0,6% Сr; 0,6% Fe) показали, что при закалке из в-области образуется грубоигольчатая структура, сопровождающаяся понижением пластичности сплава. Чтобы избежать это явление, для двухфазных сплавов температуру закалки принимают в пределах области а + в-фаз. Во многих случаях эти температуры находятся на границе или вблизи перехода а + в→в. Важной характеристикой титановых сплавов является их прокаливаемость.
С. Г. Глазуновым определены количественные характеристики прокаливаемости ряда титановых сплавов. Например, плиты из сплавов ВТЗ-1, ВТ8, ВТ6 прокаливаются насквозь при толщине до 45 мм, а плиты из сплавов ВТ14 и ВТ16 — при толщине до 60 мм; листы из сплава ВТ15 прокаливаются при любой толщине.
В последние годы исследователями выполнены работы по изысканию оптимальных практических методов и режимов упрочняющей термической обработки промышленных титановых сплавов. Установлено, что после закалки двухфазных сплавов ВТ6, ВТ14, ВТ16 предел прочности и предел текучести их понижаются. Близкую к ним прочность имеет после закалки и сплав ВТ15 (σв=90-100 кгс/мм 2 ).
Источник