11-12-2012_09-23-52 / 3-3 -Титан
.doc
В настоящее время в мире разработано и производится большое количество сплавов на основе титана (табл.3.6), среди которых отечественные сплавы занимают значительное место (табл. 3.7).
Титан является реактивным металлом и сварка его может производиться только под защитой инертных газов (аргона или гелия) или в глубоком вакууме, т.е. возможно применение только аргонодуговой или лазерной сварки при струевой защите, сварки в герметических аргонных камерах (обитаемых или полуобитаемых) и в вакууме — электроннолучевая сварка. Это значительно затрудняет и усложняет сварочные работы, т.к. при малейшем нарушении газовой защиты происходит быстрое окисление сварочной ванны и выход в брак сварного соединения.
Таблица. 3.6. Химический состав титановых сплавов разных стран
|
№ |
Химический состав |
[Mn] |
[Al] |
Маркировка сплавов |
||
|
п./п |
|
экв |
экв |
Россия |
США |
Европа |
|
1 |
Ti - 2,5 Cu |
0 |
3 |
- |
- |
IMI-230 |
|
2 |
Ti - 0,15 Pd (99,5% Ti) |
0 |
3 |
4200 |
R52250 |
T40 |
|
3 |
Ti - 0,15 Pd (99,5% Ti) |
0 |
5 |
- |
R5240 |
- |
|
4 |
Ti - 0,8 Ni - 0,3 Mo |
0,3 |
3 |
- |
B-265 |
Ti - 0,8 Ni - 0,3 Mo |
|
5 |
Ti - 2,5 Ni - 2Zr |
0 |
3,7 |
4207 |
- |
- |
|
6 |
Ti - 2,5 Al (Ti - 3Al)* |
0 |
5,5 |
- |
- |
- |
|
8 |
Ti - 5Al* |
0 |
8 |
ВТ5Л |
- |
- |
|
9 |
Ti - 5Al - 2,5 Sn* |
0 |
9,3 |
ВТ5-1 |
A-11OAT |
IMI-317 |
|
10 |
Ti - 5Al - 2,5 Sn - 3Cu -1,5Zr* |
0 |
9,3 |
- |
- |
- |
|
11 |
Ti - 1Al - 1Mn |
1,7 |
4 |
ОТ4-0 |
- |
- |
|
12 |
Ti - 2Al - 1,5Mn* |
2,5 |
5 |
ОТ4-1 |
- |
- |
|
13 |
Ti - 3Al - 2,5V |
1,8 |
6 |
ОТ4-1В |
56320 |
Ti - 3Al - 2,5V |
|
14 |
Ti -3Al - 1,5Mn* |
2,5 |
6 |
ОТ4 |
- |
- |
|
15 |
Ti - 4,7Al - 2V |
1,4 |
7 |
ПТ88 |
- |
- |
|
16 |
Ti - 3Al - 2V (Cr, Fe, Si) |
2,0 |
7,5 |
АТ3 |
- |
- |
|
17 |
Ti - 5Al - 2V |
1,4 |
8 |
ОТ4В (3В0) |
- |
- |
|
18 |
Ti - 6Al - 2Nb - 1Ta - 1Mo |
1,9 |
9 |
- |
R56210 |
Ti-621Mo |
|
19 |
Ti - 6,5Al - 1Mo - 1V - 2Zr |
1,8 |
10,2 |
ВТ20 |
- |
- |
|
20 |
Ti-6Al-0,6Cr-0,4Fe-0,4Si- 0,01B * |
1,8 |
10,2 |
- |
- |
- |
|
21 |
Ti - 6Al - 1,5 (Fe, Cr, Si) |
2,0 |
10,5 |
АТ6 |
- |
- |
|
22 |
Ti-6Al-2Sn-1,5Zr-1Mo-0,1Si-0,35Bi |
1 |
10,8 |
- |
- |
Ti-11 |
|
23 |
Ti - 8Al - 1Mo - 1V |
1,7 |
11 |
- |
R54810 |
-811 |
|
24 |
Ti-5,5Al-3,5Sn-3Zr-1Nb-0,3Mo-0,3Si |
0,6 |
11,3 |
- |
Ti-5331 |
IMI-829 |
|
25 |
Ti - 6Al - 5Zr - 0,5Mo - 0,25Si |
0,5 |
11,5 |
- |
- |
IMI-685 |
|
26 |
Ti-6Al -5Sn-3Zr-1Nb-0,3Mo-0,3Si |
2 |
11,6 |
- |
R54620 |
Ti-6242S |
|
27 |
Ti-2,25Al-11Sn-5Zr-1Mo-1V |
1,7 |
12,4 |
- |
- |
IMI-679 |
|
28 |
Ti - 5Al - 6Sn - 2Zr - 1Mo - 0,25Si |
1 |
12,5 |
- |
R54560 |
- |
|
29 |
Ti-5,5Al-2,5Sn-3,5Zr-0,5Mo-1Nb-0,25Si |
0,8 |
12,7 |
ВТ18У |
- |
- |
|
30 |
Ti-5,8Al-4Sn-3,5Zr-0,5Mo-0,7Nb-0,3Si |
0,8 |
12,8 |
- |
- |
IMI-834 |
|
31 |
Ti-2,3Al-11Sn-5Zr-1Mo- 0,2Si |
1 |
13,1 |
- |
Ti-679 |
- |
|
32 |
Ti - 5Al - 4V* |
2,9 |
8 |
- |
- |
- |
|
33 |
Ti - 6Al - 4V* |
2,9 |
9 |
ВТ6с |
C-120A |
IMI318A |
|
34 |
Ti - 5Al - 4,5V |
3,2 |
9 |
ВТ6к |
- |
- |
|
35 |
Ti-6,5Al-3,5Mo-1Zr-1Sn-0,3Si |
3,5 |
10,9 |
BТ8 |
- |
- |
|
36 |
Ti-6,5Al-2,5Sn-3,5Mo-0,3Si* |
3,5 |
11,7 |
- |
- |
- |
|
37 |
Ti-5Al-3Mo-1V |
3,8 |
8 |
ВТ14 |
- |
- |
|
38 |
Ti-6,5Al-3,3Mo-1,6Zr-0,25Fe-0,25Si |
3,8 |
10,8 |
ВТ9 |
- |
- |
|
39 |
4Al-2Zn-4Mo-0,5Si |
4 |
9,5 |
- |
- |
IMI-550 |
|
40 |
Ti-7,5Al-4Zr-4Mo-0,2Si |
4 |
12,4 |
ВТ25У |
- |
- |
|
41 |
Ti-6Al-2,75Zn-4Zr-4Mo-0,45Si |
4 |
13,1 |
- |
Ti-1100 |
- |
|
42 |
Ti-6Al-6V-2Sn |
4,3 |
10 |
- |
56620 |
Ti-662 |
|
43 |
Ti-6Al-6V-2Sn-6Zr |
4,3 |
11,5 |
- |
- |
Ti-6626 |
|
44 |
Ti-5Al-2,5Fe |
5 |
8 |
- |
- |
Ti-5Al-2,5Fe |
|
45 |
Ti-6Al-7V |
5,0 |
9 |
- |
- |
IMI-367 |
|
46 |
Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-0,25Si |
5,3 |
9,5 |
- |
Ti-62222S |
- |
|
47 |
Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo |
6 |
10,3 |
- |
Ti-6246 |
Ti-6246 |
|
48 |
Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr |
6 |
10,7 |
- |
Ti-17 |
Ti-17 |
Продолжение табл. 3.6.
|
№ |
Химический состав |
[Mn] |
[Al] |
Маркировка сплавов |
||
|
п./п |
|
экв |
экв |
Россия |
США |
Европа |
|
49 |
Ti-6Al-2,5Mo-2Cr-0,5Fe-0,25Si* |
6,8 |
9,8 |
ВТ3-1 |
- |
- |
|
50 |
Ti-4,5Al-5Mo-1,5Cr* |
7,5 |
7,5 |
- |
- |
- |
|
51 |
Ti-4,5Al-4,5V-2Mo-1Cr-0,6Fe |
8,1 |
7,5 |
ВТ23 |
- |
- |
|
52 |
Ti-3Al-5Mo-5V |
8,6 |
6 |
ВТ16 |
- |
- |
|
53 |
Тi-5Fl-2Sn-4Zr-4Mo-2Cr-1Fe |
9,3 |
10,3 |
- |
- |
beta-cor |
|
54 |
Ti-10V-2Fe-3Al |
11,1 |
6 |
- |
Ti-10-2-3 |
Ti-10-2-3 |
|
55 |
Ti-11,5Mo-6Zr-4,5Sn |
11,5 |
7,3 |
ВТ30 |
R58030 |
beta III |
|
56 |
Ti-5Al-5V-5Mo-1Cr-1Fe |
12,3 |
8 |
ВТ22 |
- |
- |
|
57 |
Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn |
15,7 |
7,5 |
- |
- |
Ti-15-333 |
|
58 |
Ti-15Mo-2,6Nb-3Al-0,2Si |
15,8 |
6 |
- |
beta-21 |
- |
|
59 |
Ti-3Al-1Zr-5,5Mo-3,5V-5,5Cr |
17,2 |
6,3 |
ВТ19 |
- |
- |
|
60 |
Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al |
17,7 |
6 |
- |
Ti-8-8-2-3 |
- |
|
61 |
Ti-10Mo-8V-1Fe-3,5Al* |
17,7 |
6,5 |
- |
- |
- |
|
62 |
Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn-1Mo-0,5Nb |
17,7 |
7,5 |
ВТ35 |
- |
- |
|
63 |
Ti-3Al-8V-8Mo-1,3Cr-1,3Fe |
17,9 |
6 |
ВТ32 |
- |
- |
|
64 |
Ti-10V-7Mo-2Fe-1Zr-4Al* |
18,1 |
7, |
- |
- |
- |
|
65 |
Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr |
19,7 |
7,3 |
- |
betaC |
betaC |
|
66 |
Ti-3Al-11Cr-7Mo |
20,3 |
6 |
ВТ15 |
- |
- |
|
67 |
Ti-8Cr-5Mo-5V-3Al* |
21,9 |
6 |
- |
- |
- |
|
68 |
Ti-3Al-11Cr-5Mo-6V |
27,6 |
6 |
ТС6 |
- |
- |
|
69 |
Ti-3Al-13V-11Cr |
27,6 |
6 |
- |
B-120VCA |
Ti-13-11-3 |
|
Примечание: *-сплавы, применяемые в Китае |
||||||
Широкие исследования теории струйной защиты сварочной ванны позволили спроектировать, изготовить и в практике доработать специальные сварочные сопла и горелки для ручной и автоматической сварки, надёжно защищающие зону сварки при экономичном расходе инертных газов, внедрить в производство специальные приспособления для защиты тыльной стороны шва. Большой прогресс при ручной аргонодуговой сварке был достигнут ЦНИИ КМ “Прометей” разработкой технологии сварки в “щелевую разделку”. Реализация эффекта контактного упрочнения в щелевом зазоре позволила применять более пластичную сварочную присадку и обеспечить равнопрочность сварного соединения с основным металлом при практически нулевом усилении шва. Это в некоторых случаях явилось единственной возможностью обеспечения конструктивной прочности сварного соединения без наличия геометрических концентратов в районе шва и сохранения его пластичности и вязкости, а значит надёжности и работоспособности.
Таблица 3.7. Титановые сплавы России
|
Группа сплавов |
Марка сплава |
Средний химический состав, %(по массе) |
|
- сплавы |
ВТ1 - 00 ВТ1 - 0 ВТ5 ВТ5 - 1 |
нелегированный титан то же Ti - 5Al Ti - 5Al - 2,5Sn |
|
Псевдо - -сплавы (k< 0,25) |
OT4 - 0 OT 4 -1 OT4 BT20 |
Ti - 0,8Al - 0,8Mn Ti - 1,5Al - 1,0Mn Ti - 3,5Al - 1,5Mn Ti - 6,0Al - 2,0Mo - 1V - 1Zr |
|
|
*ПТ1М 7М 3М ТЛ3 ТЛ5 ПТ-3В 5В 37 |
Ti - 0,5Al Ti - 2,3Al - 2,5Zr Ti - 4,7Al Ti - 3,9Al Ti - 4,7Al - 2,2V Ti - 4,7Al - 2,0V Ti - 5,3Al - 1,5V - 1,0Mo - 0,08C Ti - 5,0Al - 2,2Mo - 0,5Zr - 0,08C |
|
() - сплавы мартенситного класса (К0,3 - 0,9) |
ВТ6С ВТ6 ВТ14 ВТ16 ВТ23 |
Ti - 5Al - 4,0V Ti - 6Al - 4,5V Ti - 4,5Al - 3Mo - 1V Ti - 2,5Al - 5Mo - 5V Ti - 5,5Al - 2Mo - 4,5V - 1Cr - 0,7Fe |
|
() - сплавы переходного класса (К1,0 - 1,4) |
ВТ22 ВТ22И ВТ30 |
Ti - 5Al - 5Mo - 5V - 1Fe - 1Cr Ti - 2,5Al - 5Mo - 5V - 1Fe - 1Cr Ti - 11Mo - 6Sn - 4Zr |
|
Псевдо - - сплавы (К1,5 - 2,4) |
ВТ35 ВТ32 ВТ15 |
Ti - 3Al - 1,5Mo - 15V - 3Sn - 3Cr Ti - 2,5Al - 8,5Mo - 8,5V - 1,2Fe - 1,2C Ti - 3Al - 7Mo - 11Cr |
|
-сплавы (К2,5 - 3,0) |
4201 |
Ti - 33Mo |
Разработаны различные методы сварки корпусных конструкций для использования их при механизации сварки: сварка не плавящимся электродом погружённой дугой, импульсная сварка модулированным током, вертикальная сварка плавящимся электродом и др. В соответствии с применяемыми методами разработаны и освоены в производстве сварочные автоматы для сварки неплавящимся электродом (разработка ЦНИИ КМ “Прометей”), “Нептун”, “Микрон”, “Сатурн”, “Горизлнталь2М”, “Вертикаль М” и другие, позволяющие варить в нижнем положении, вертикальном и горизонтальном положениях толщины до 100-160 мм. Автоматы “Ритм — ЗУХЛ4”, “Горизонт — 2МУХЛ14”, “ Альфа” и другие (разработка ЦНИИ ТС ) для сварки плавящимся электродом в различных положениях стыковых соединений. Разработанные ЦНИИ КМ “Прометей” и ЦНИИ ТС “ виды сварки и сварочное оборудование позволили обеспечить уровень механизации сварочных работ к 1980 году до 85%. Уровень брака (исключая наладочные работы) на заводах судостроительной отрасли с 1975 г. не превышал 0,3% по протяжённости швов. Созданная номенклатура автоматов для сварки изделий судовой энергетики и машиностроения менее разнообразна, но достаточна для обеспечения высокого уровня механизации сварочных работ особенно в условиях предстапельных работ и на машиностроительных заводах. Из автоматов для сварки в условиях цеха можно назвать АТОС42-65, АСНС-3М и НП-105М.
Электроннолучевая сварка титановых сплавов, которая производится в вакууме обеспечивает наилучшие условия защиты нагретого и расплавленного металла сварочной ванны от окисления. Высокая плотность энергии электронного пучка обеспечивает узкое и глубокое проплавление. Дефекты возникающие при сварке титановых сплавов аналогичны дефектам при сварке других материалов. Поэтому предотвращение их производится методами специфическими и общепринятыми. Для электроннолучевой сварки конструкций из титановых сплавов разработан ряд установок.
В некоторых судовых конструкциях сложной конфигурации трудно обеспечить надёжную струевую газовую защиту зоны сварки. В этом случае эффективно применение сварки в камерах с инертной контролируемой атмосферой. Такие камеры спроектированы ЦНИИ КМ “Прометей” , построены и эксплуатируются в ЦНИИ КМ “Прометей”, СМПО и заводе “Красное Сормово” — обитаемые камеры типа “Атмосфера” (сварщики в скафандрах) или полуобитаемые типа “Аргон” (в которые сварщик помещает руки).