4.4.1. Промышленные титановые сплавы

Титановые сплавы имеют более высокую прочность при обычных и повышенных температурах по сравнению с техническим титаном. По сравнению с бериллием они более пластичны и технологичны, меньше стоят, безопасны для здоровья при обработке. По сравнению с алюминиевыми и магниевыми сплавами обладают более высокой удельной прочностью, жаропрочностью и коррозионной стойкостью.

Поэтому титановые сплавы нашли широкое применение в авиации, ракетной технике, судостроении, химической и др. отраслях промышленности. Их применяют для обшивки самолётов, деталей авиадвигателей (дисков и лопаток компрессора, воздухозаборников), корпусов ракетных двигателей второй и третьей ступени, баллонов для сжатых и сжиженных газов, обшивки морских судов и подводных лодок.

По технологии изготовления титановые сплавы подразделяют на деформируемые и литейные. По механическим свойствам – на сплавы нормальной прочности, высокопрочные, жаропрочные и повышенной пластичности. А также на упрочняемые и не упрочняемые термообработкой.

Сплавы типа ВТ5, они имеют  - структуру и характеризуются средней прочностью при комнатных температурах и высокими механическими свойствами при криогенных и повышенных (450 – 500 ⁰С) температурах. Хорошо свариваются, прочность сварного шва составляет 90 % от прочности основного металла.

Недостатки сплавов: не упрочняются термообработкой, низкая технологическая пластичность. В горячем состоянии их куют, прокатывают и штампуют и поставляют в виде прутков, сортового проката, поковок, труб и проволоки.

Сплавы типа ОТ4 – 1 и ВТ20, (псевдо--сплавы). Сохраняя достоинства  - сплавов, они, благодаря наличию  - фазы, обладают высокой технологической пластичностью. Недостаток этих сплавов – склонность к водородной хрупкости.

Сплавы типа ВТ6 и ВТ14 - двухфазные ( + ) – сплавы обладают лучшим сочетанием технологических и механических свойств. Сплавы упрочняются с помощью термической обработки – закалки и старения. В отожженном и закалённом состоянии они имеют хорошую пластичность, а после старения – высокую прочность при комнатных и повышенных температурах. При этом, чем больше  - фазы содержится в структуре сплава, тем он прочнее в отожжённом состоянии и сильнее упрочняется при термической обработке. Двухфазные сплавы удовлетворительно обрабатываются резанием и свариваются.

Наибольшее распространение в промышленности получил сплав ВТ15. Сплав выпускается в виде листов, полос, прутков, поковок и рекомендуется для длительной работы при температуре до 350 ⁰С.

Литейные титановые сплавы имеют хорошие литейные свойства. Небольшой температурный интервал кристаллизации обеспечивает им хорошую жидкотекучесть и плотность отливки. Линейная усадка – 1 %, объёмная усадка около 3 %.

Недостаток – большая склонность к поглощению газов и высокая активность при взаимодействии с формовочными материалами. Поэтому их плавку и разливку ведут в вакууме или среде нейтральных газов.

Крупные отливки (до 300 – 500 кг) получают в чугунных и стальных формах, мелкие детали в оболочковых формах изготовленных из специальных смесей. Химический состав аналогичен деформируемым сплавам – ВТ5Л, ВТ14Л. Механические свойства литейных сплавов ниже чем у деформируемых.

Упрочняющая термическая обработка резко снижает пластичность литейных титановых сплавов и поэтому не применяется. Механические свойства некоторых титановых сплавов представлены в таблице 12.

Таблица 12. Химический состав и механические свойства некоторых титановых сплавов

Сплав	Содержание элементов, % (остальное титан)				Механические свойства
					в	0,2	, %
	Al	V	Mo	прочие	МПа
ВТ5	4,3 – 6,2	-	-	-	700 - 950	660 - 850	10 – 15
ОТ4 - 1	1 – 2,5	-	-	0,7 – 2 Mn	600 - 750	470 - 650	20 – 40
ВТ20	5,5 – 7,0	0,8 – 2,3	0,5 – 1,8	1,4 – 2,5 Zr	950 - 1150	850 - 1000	8
ВТ6 Зак. и стар.	5,3 – 6,8	3,5 – 5,3	-	-	1100 - 1150	1000 - 1050	14 – 16
ВТ14 Зак. и стар.	3,5 – 6,3	0,8 – 1,9	2,5 – 3,8	-	1150 - 1400	1080 - 1300	6 - 10