Широкий ассортимент подшипников ведущих мировых производителей. SKF, FAG, INA, NSK, TIMKEN
Направляющие, каретки, шарико-винтовые передачи для станков и автоматизации
Изготовление нестандартных деталей и узлов по чертежам заказчика
Консультации инженеров, помощь в подборе аналогов, расчёт ресурса
На подшипники NSK
Уже доступен
Титановые сплавы — конструкционные материалы с уникальным сочетанием высокой удельной прочности, коррозионной стойкости и биосовместимости. Плотность титана составляет 4,5 г/см³ — примерно вдвое меньше, чем у стали, при сопоставимых прочностных характеристиках. Именно это определяет их применение в авиации, медицине и химическом машиностроении там, где снижение массы конструкции критично.
Технически чистый титан марки ВТ1-0 имеет предел прочности 295–590 МПа в зависимости от состояния поставки (по данным марочника сплавов и ГОСТ 19807-91). Легирование алюминием, ванадием, молибденом и другими элементами позволяет поднять этот показатель до 900–1280 МПа без существенного увеличения плотности.
Основу классификации составляет кристаллографическая структура. При комнатной температуре чистый титан существует в гексагональной плотноупакованной форме (альфа-фаза), а выше 882°C переходит в объёмноцентрированную кубическую форму (бета-фаза). Легирующие элементы стабилизируют ту или иную фазу, определяя итоговые свойства материала.
Регламентирующий документ для деформируемых марок в России — ГОСТ 19807-91 «Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки» (действующий, с Изменением N 1 от 01.07.2012). Химический состав полуфабрикатов уточняется по ОСТ 1 90013-81. На международном уровне применяются стандарты ASTM B265 (листы и полоса) и ISO 6892-1:2019 (испытания на растяжение при комнатной температуре).
Содержат альфа-стабилизаторы: алюминий, кислород, азот. Структура однофазная, что обеспечивает высокую жаропрочность и стабильность при длительной работе до 500–550°C. Хорошо свариваются, однако практически не упрочняются термической обработкой. Типичные марки: ВТ5 (Al до 5,5%), ВТ5-1 (Al до 5,5%, Sn до 2,5%).
Стабилизируются молибденом, ванадием, хромом, железом. Бета-фаза сохраняется при комнатной температуре. После закалки и старения достигается прочность 1200–1400 МПа. Обладают хорошей технологической пластичностью в горячем состоянии и высокой прокаливаемостью, что позволяет изготавливать крупногабаритные поковки.
Наиболее востребованная группа. Двухфазная структура обеспечивает баланс прочности, пластичности и технологичности. Именно к этой группе относится ВТ6 (Ti-6Al-4V) — самый распространённый авиационный и медицинский сплав в мире. Сплав ВТ22 относят к переходному (псевдобета) классу с преобладающей α+β-структурой в состоянии поставки.
Источники данных по механическим характеристикам: марочник стали и сплавов (splav-kharkov.com), ГОСТ 19807-91, ОСТ 1 90013-81, ASM Handbook Vol. 2 «Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials».
Содержит не более 0,25% Fe, 0,20% O, 0,10% Si, суммарные примеси не более 0,64% (ГОСТ 19807-91, прим. 3). В отожжённом состоянии предел текучести составляет около 250–390 МПа, относительное удлинение — 10–30% в зависимости от вида полуфабриката. Применяется в химическом машиностроении для теплообменников, трубопроводов и реакционных аппаратов, где важна стойкость к агрессивным средам.
По ГОСТ 19807-91 (ОСТ 1 90013-81) содержит Al 5,3–6,8%, V 3,5–5,3%. Международное обозначение Ti-6Al-4V (Grade 5 по ASTM B265) указывает номинальный состав. Предел прочности — 835–1100 МПа в зависимости от состояния термообработки. Рабочая температура при длительной эксплуатации — до 400–450°C. По данным ASM Handbook Vol. 2, этот сплав составляет более 50% мирового производства титановых полуфабрикатов. Вариант Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitials) с пониженным содержанием O, N, C применяется в имплантологии.
Химический состав по ОСТ1 90013-71: Al 4,4–5,9%, Mo 4,0–5,5%, V 4,0–5,5%, Fe 0,5–1,5%, Cr 0,5–2,0%. В состоянии поставки структура α+β. После закалки и старения при 480–560°C предел прочности достигает 1030–1280 МПа. Прокаливаемость до 200 мм позволяет изготавливать крупногабаритные силовые поковки — шпангоуты, балки шасси, штамповки систем управления. Рабочая температура при длительной нагрузке — до 350–400°C.
Ключевое преимущество — высокое отношение прочности к плотности (удельная прочность). У конструкционной стали 40Х это соотношение составляет около 115–125 МПа/(г/см³), у сплава ВТ6 в закалённом и состаренном состоянии — порядка 220–230 МПа/(г/см³).
На поверхности титана немедленно образуется оксидная плёнка TiO&sub2; толщиной 2–10 нм. Она химически инертна в большинстве минеральных кислот (кроме плавиковой и горячей концентрированной серной), щелочей и морской воды. Коррозионная стойкость ВТ1-0 превосходит нержавеющие стали аустенитного класса типа 08Х18Н10Т (ГОСТ 5632-2014) в хлоридсодержащих и окислительных средах.
Сплав ВТ6 применяется для лопаток компрессора низкого давления, дисков, силовых нервюр и обшивки. Сплав ВТ22 используется в силовых деталях фюзеляжа, крыла, в штамповках систем управления и крепёжных деталях типа ушковых болтов — там, где требуется максимальная прочность при ограниченной массе и рабочих температурах до 350–400°C.
Биосовместимость титана подтверждена международными стандартами для имплантируемых материалов. Ti-6Al-4V ELI (ВТ6 с ограниченным содержанием примесей внедрения) применяется для эндопротезов суставов, зубных имплантатов и хирургических пластин. Модуль упругости в 100–115 ГПа близок к значениям кортикальной кости (10–30 ГПа), что снижает эффект «экранирования напряжений» по сравнению со стальными конструкциями. Немагнитность материала позволяет пациентам проходить МРТ-диагностику без ограничений.
ВТ1-0 и ВТ5 применяются для изготовления теплообменников, ёмкостей и трубопроводов в средах с хлором, азотной и уксусной кислотами. Стойкость к питтинговой и щелевой коррозии делает их предпочтительнее нержавеющих сталей в ряде агрессивных технологических сред. Рабочая температура для ВТ1-0 в химических установках — до 350°C.
Рабочие колёса насосов, трубопроводная арматура и теплообменные трубки из ВТ1-0 и ВТ5 демонстрируют высокий ресурс в условиях контакта с морской водой и сероводородсодержащими средами. Немагнитность и коррозионная стойкость титана востребованы также в судовых конструкциях и корпусах подводного оборудования.
Обрабатываемость резанием титановых сплавов значительно ниже, чем у конструкционных сталей. Относительный коэффициент обрабатываемости для ВТ6 составляет 0,15–0,25 (за единицу принята обрабатываемость стали 45 по HB ~ 197). Причины — низкая теплопроводность (тепло концентрируется у режущей кромки), высокая адгезионная активность (налипание стружки на инструмент) и склонность к деформационному упрочнению.
При фрезеровании высокопрочного ВТ22 применяют режим HSM с радиальным съёмом не более 5–10% от диаметра фрезы. Это позволяет снизить тепловую нагрузку на инструмент и предотвратить прижоги поверхности детали.
Для сплава ВТ6 проводят при 700–800°C с выдержкой 1–4 ч и охлаждением на воздухе. Применяется после сварки и механической обработки для снятия остаточных напряжений без существенного изменения прочности. Полный рекристаллизационный отжиг — при 900–950°C (ниже температуры полиморфного превращения конкретного сплава, которая для ВТ6 составляет около 995–1010°C).
Для ВТ22 закалку проводят с температур 750–850°C в воду или полимерный раствор. Последующее старение при 480–560°C с выдержкой 6–12 ч вызывает дисперсное выделение альфа-фазы и позволяет достичь предела прочности 1030–1280 МПа. Температура полиморфного превращения ВТ22 — около 800°C.
Титановые сплавы занимают особое место в ряду конструкционных материалов благодаря сочетанию удельной прочности, коррозионной стойкости и биосовместимости. Сплав ВТ6 (Ti-6Al-4V) остаётся наиболее универсальным решением для авиационных и медицинских задач при рабочих температурах до 400–450°C. ВТ22 с пределом прочности до 1280 МПа обеспечивает максимальную нагрузочную способность там, где критична масса крупногабаритных силовых конструкций. Грамотный выбор марки по ГОСТ 19807-91, режимов термообработки и технологии резания определяет надёжность и эксплуатационный ресурс готового изделия.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.