Титановые сплавы

Марка сплава	Содержание элементов, % по массе						В, МПа	, %	КСU, Дж/см^2	Tmax, С
	Al	V	Mo	Zr	Cr	Другие элементы
ВТ1-00	-	-	-	-	-	-	300-450	25	100	150
ВТ5-1	5	-	-	-	-	2,5 Sn	800-1000	10	60	450
ОТ4-1	2	-	-	-	-	1,3 Mn	550-750	15	45	350
ВТ20	6,2	1,6	1,2	2	-	-	950-1150	14	40	500
ВТ6	6	4	-	-	-	-	900-1050	15	25	400
ВТ22	5,2	4,8	4,8	-	1,3	1,0 Fe	1100-1250	8	-	400
ВТ25	6,5	-	4	3,7	-	1 Sn; 1 W	1000-1100	15	30	500
ВТ5Л	5	-	-	-	-	-	700-900	6	30	350
ВТ9	6,4	-	3,3	1,5	-	0,3 Si	1000-1230	12	25	500
ВТ3-1	6,2	-	2,5	-	1,5	0,5 Fe	1000-1200	16	35	400
Примечание: Приведен усредненный состав сплавов

Никель относится к переходным металлам c ГЦК решеткой, имеет плотность 8,9 г/см³, температуру плавления 1455 С, обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосфере и достаточно устойчив к коррозии в морской воде. Никель – остродефицитный металл. Его в больших количествах используют для легирования сталей, производства жаростойких, жаропрочных сплавов, которые позволяют эксплуатировать детали авиакосмической техники при температурах нагрева до 1100 С. Технически чистый никель марок НП1…НП4 (ГОСТ 492-73) производят в виде листов и прутков для использования в приборостроении и машиностроении.

Для легирования никеля применяют Cr, Co, Al, W, Mo, V, Ti, Ta, Re, Nb, Hf. Наиболее вредны примеси серы и легкоплавких металлов: свинца, висмута.

Никелевые сплавы специального назначения являются твердыми растворами марганца, хрома, алюминия в никеле (ГОСТ 492-73). Например хромель НХ9,5 ( 9,0–10,0 % Cr) и алюмель НМцАК2-2-1 (1,8–2,7 % Mn, 1,6–2,4 % Al и 0,85–1,50 % Si) – сплавы для хромель-алюмелевых термопар, предназначенных для длительной работы при температурах до 1100 С.

Легирование никеля хромом (более 15 %) резко повышает жаростойкость сплава за счет образования защитной пленки. Жаростойкие сплавы получили название нихромов: Х10Н90, Х30Н70, Х50Н50, Х20Н75БТЮ (ГОСТ 10994-74).

До температуры 680 С целесообразно использовать железоникелевые жаропрочные сплавы с высокими свойствами и более низкой ценой, по сравнению с никелевыми сплавами: Х35ВТ, Х35ВТЮ. Но в качестве особо жаропрочных материалов наибольшее распространение получили суперсплавы на никелевой основе. Жаропрочные никелевые сплавы подразделяют на деформируемые и литейные. В соответствии с ГОСТ 2176-77 марка деформируемого жаропрочного сплава начинается с буквы Х (хром), затем идет буква Н (никель), после чего следуют буквы без цифр, обозначающие элементы, аналогично маркировке легированных сталей. Содержание легирующих элементов в марке не отражено, но после буквы Н указано среднее содержание никеля – основы сплава. В табл. 3.10 в скобках указана старая марка сплава. Литейные сплавы маркируют условными буквами и цифрами.

Таблица 3.10

Жаропрочные никелевые сплавы

Марка сплава	Содержание элементов, % по массе					Tmax, C
	C	Cr	Al	Ti	Другие Эл-ты
ХН77ТЮР (ЭИ437Б)	<0,07	19,0 –22,0	0,6 –1,0	2,4 –2,8	B 0,005–0,008	750
ХН62БМКТЮ (ЭП742)	0,04 – 0,08	13,0 – 15,0	2,4 – 2,8	2,4 – 2,8	Co 9,0 – 11,0 Mo 4,5 – 5,5 Nb 2,4 – 2,8 B  0,01	800
ЖС6К	0,13 – 0,2	10,5 – 12,5	5,0 – 6,0	2,5 – 3,0	Co 4,0 – 5,0 W 4,5 – 5,5 Mo 3,5 – 4,5 B 0,02	1050
ЖС40	–	6,0 – 6,5	5,2 – 5,5	–	W 7,0 – 7,5 Mo 4,5 – 5,0 Ta 6,5 – 7,0	1000

Высокую жаропрочность обеспечивает структура, полученная в результате сложного легирования сплавов и термической обработки: в матрице -фазы (легированный твердый раствор) располагаются дисперсные частицы -фазы и карбиды. Чем выше объемная доля -фазы, тем выше прочность и жаропрочность сплава.

Литейные жаропрочные никелевые сплавы по составу сходны с деформируемыми, но обычно содержат большее количество алюминия и титана. По сравнению с деформируемыми, они содержат большее количество -фазы и карбидов, в результате чего имеют более высокую жаропрочность. В качестве примера приведен жаропрочный литейный сплав для лопаток ЖС6К, сплав содержит 45% -фазы, тогда как в сплаве ЭИ437Б объемная доля -фазы не превышает 10%. Еще больший эффект можно получить при использовании технологии литья лопаток с направленной кристаллизацией, направленная столбчатая структура по сравнению с равноосной позволяет повысить рабочую температуру лопаток на 60 C. Новый сплав ЖС40 разработан специально для изготовления отливок методом литья с направленной кристаллизацией.