3.6.2 Ливарні сплави

Плавлення та розливку титанових сплавів внаслідок активної взаємодії титану при підвищеній температурі з газами атмосфери (особливо в рідкому стані) та з формовочними і вогнетривкими матеріалами проводять у вакуумі або в захисному середовищі.

В структурі ливарних сплавів відсутня евтектика, але інтервал кристалізації становить 50…70°С, що зумовлює задовільні ливарні властивості. Рідкотекучість титана майже така як і у вуглецевої сталі, але отримати великогабаритні відливки з титанових сплавів важче ніж зі сталі. Це пояснюється більш низьким теплоутриманням рідкого титану та невисокою температурою перегріву розплаву в умовах дугового плавлення, що призводить до дуже швидкого охолодження та затвердівання сплаву. Лінійна усадка титану становить 1,5% в керамічну форму, 2% – в металеву форму. Об’ємна усадка – 3%.

Для фасонного литва, як правило, використовують сплави які за своїм хімічним складом близькі до деформівних. Тільки в ливарних сплавах допускається більший вміст домішок ніж в деформівних. Хімічний склад ливарних сплавів наведено в додатку 3.

Особливість структури титанових сплаві в литому стані пов’язана з технологією виплавки (вакуумна-дугова плавка з витратним електродом). Фактори, які впливають на структуру: значний перегрів розплаву та фазова перекристалізація в процесі охолодження. Тому титанові сплави в литому стані мають грубозернисту структуру, особливо в зоні стовбчастих кристалів. Збільшення концентрації легувальних елементів та зменшення перегріву супроводжується утворенням більш дрібної структури [10].

Внутрішньозеренна структура титанових сплавів в литому стані визначається хімічним складом сплаву та швидкістю охолодження. Мікроструктура зливків технічно чистого титану, однофазних -сплавів, а також мало- та середньолегованих (+)-сплавів характеризується грубою пластинчастою внутрішньозеренною будовою.

Збільшення концентрації легувальних елементів та підвищення швидкості охолодження приводить до зменшення товщини -пластин та розміру -колоній, які мають однакове або близьке орієнтування.

Мікроструктура титанового сплаву ВТ5Л в литому стані наведена на рис.3.28. Характеризується пластинчатою -фазою всередині великого вихідного зерна -фази.

Найбільш поширений сплав ВТ5Л зі структурою -фази. Завдяки алюмінію відливки мають задовільний рівень пластичності та ударну в’язкість. Відливки зі сплаву ВТ5Л не відпалюють.

Рисунок 3.28 – Мікроструктура сплави ВТ5Л (литий стан), 340

Для решти сплавів властивості можуть бути поліпшені проведенням відпалення, що забезпечує стабілізацію структури та зменшує рівень залишкових напружень. Температура відпалення залежить від хімічного складу сплавів. Для ВТ14Л t_відп.=850С, швидкість охолодження 2…4С/хвил. Відпалення сплаву ВТ3-1Л передбачає витримку при 650С впродовж 1…2 год.

Ливарні сплави порівняно із деформівними аналогічного хімічного складу мають більш низькі механічні властивості. Зміцнювальна термічна обробка суттєво погіршує пластичність ливарних сплавів тому її не проводять.