Титан ВТ20
ВТ20 - деформируемый титановый сплав псевдо-α класса повышенной жаропрочности по ГОСТ 19807-91, системы Ti-Al-Zr-Mo-V, близкой к Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V. В отличие от двухфазных (α+β) сплавов ВТ6 и ВТ22, ВТ20 содержит меньше β-стабилизирующих элементов (молибдена и ванадия) и относится к псевдо-α классу: структура преимущественно α, что сочетает хорошую свариваемость с повышенной жаропрочностью.
Основной легирующий элемент - алюминий (5,5-7,0%), он же α-стабилизатор, упрочняющий твёрдый раствор и повышающий рабочую температуру сплава до 500 °C. Дополнительно введены цирконий (1,5-2,5%), молибден (0,5-2,0%) и ванадий (0,8-2,5%) - небольшое количество β-стабилизаторов Mo и V сохраняет за сплавом псевдо-α структуру, не переводя его в полноценный двухфазный класс. Примеси железа, кремния, кислорода, углерода, азота и водорода жёстко ограничены по ГОСТ 19807-91.
01О титане ВТ20
Механические свойства приводятся для отожжённого состояния - основного для этого сплава. Лист по ГОСТ 22178-76 показывает временное сопротивление 930-980 МПа при относительном удлинении 6-12%. Пруток по ГОСТ 26492-85 в отожжённом состоянии даёт 885 МПа при удлинении 7-8%, сужении 20% и ударной вязкости KCU 250-300 кДж/м²; пруток повышенного качества прочнее - 885-1130 МПа при удлинении 8-10%, сужении 20-25% и KCU 300-400 кДж/м². Плита толщиной 11-100 мм по ГОСТ 23755-79 показывает 880-1130 МПа при удлинении 5-6%, сужении 10-12% и KCU 300 кДж/м². Твёрдость во всех состояниях - HB 255-341.
Псевдо-α сплавы, включая ВТ20, упрочняющей закалке и старению поддаются слабо: доля β-фазы в структуре мала, и классический механизм дисперсионного твердения, характерный для двухфазных сплавов вроде ВТ6 и ВТ22, здесь работает ограниченно. Прочность ВТ20 формируется в основном за счёт легирования α-твёрдого раствора алюминием, цирконием и небольшим количеством β-стабилизаторов, а не за счёт термического упрочнения. Поэтому единственное практическое состояние поставки для сплава - отжиг.
Главное технологическое достоинство ВТ20 - свариваемость без ограничений в защитной среде аргона: псевдо-α структура сваривается заметно лучше, чем у высоколегированных двухфазных сплавов, при этом сплав сохраняет прочность при длительной работе до 500 °C и обладает хорошей коррозионной стойкостью. Обрабатывается резанием труднее, чем стали: низкая теплопроводность (8 Вт/(м·К) при 20 °C, растёт до 13,8 Вт/(м·К) при 500 °C) не позволяет эффективно отводить тепло из зоны резания, поэтому обработку ведут на пониженных скоростях с обильным охлаждением.
Плотность сплава - 4,45 г/см³, модуль упругости - 112 ГПа, удельное электросопротивление - 1,11 мкОм·м при 20 °C. Точного стандартизованного зарубежного аналога у ВТ20 нет: по системе легирования сплав близок к Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V, но полного совпадения состава и марочных стандартов не установлено.
02Расшифровка обозначения ВТ20
Буквы «ВТ» в маркировке титановых сплавов означают разработку ВИАМ (буква «В» указывает на институт-разработчик, «Т» - на титан). Число «20» - условный порядковый номер сплава в системе обозначений ВИАМ, а не содержание какого-либо элемента. В отличие от технического титана ВТ1-0, ВТ20 легирован алюминием, цирконием, молибденом и ванадием. От двухфазных (α+β) сплавов ВТ6 и ВТ22 отличается меньшим количеством β-стабилизирующих элементов и относится к псевдо-α классу: преимущественно α-структура обеспечивает хорошую свариваемость и жаропрочность до 500 °C, но сплав слабо упрочняется закалкой и старением.
03Химический состав титана ВТ20
| Показатель | Значение |
|---|---|
| Ti (титан) | основа (85,15-91,4) |
| Al (алюминий) | 5,5-7,0 |
| Zr (цирконий) | 1,5-2,5 |
| Mo (молибден) | 0,5-2,0 |
| V (ванадий) | 0,8-2,5 |
| Fe (железо) | ≤0,25 |
| Si (кремний) | ≤0,15 |
| O (кислород) | ≤0,15 |
| C (углерод) | ≤0,10 |
| N (азот) | ≤0,05 |
| H (водород) | ≤0,015 |
04Механические свойства титана ВТ20
| Сортамент/состояние | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, кДж/м² |
|---|---|---|---|---|
| Лист отожж. (ГОСТ 22178-76) | 930-980 | 6-12 | - | - |
| Пруток отожж. (ГОСТ 26492-85) | 885 | 7-8 | 20 | 250-300 |
| Пруток повыш. качества (ГОСТ 26492-85) | 885-1130 | 8-10 | 20-25 | 300-400 |
| Плита 11-100 мм (ГОСТ 23755-79) | 880-1130 | 5-6 | 10-12 | 300 |
| Твёрдость по Бринеллю (все состояния): HB 255-341 |
05Физические свойства ВТ20
| Плотность (20 °C) | 4,45 г/см³ (4450 кг/м³) |
|---|---|
| Модуль упругости E (20 °C) | 112 ГПа |
| Теплопроводность λ (20 °C) | 8 Вт/(м·К) (растёт с температурой: 8,8 при 100 °C, 13,8 при 500 °C) |
| ТКЛР α (20-100 °C) | 8,3×10⁻⁶ К⁻¹ |
| Удельное электросопротивление ρ (20 °C) | 1,11 мкОм·м |
| Удельная теплоёмкость C (200 °C) | 587 Дж/(кг·К) |
06Термообработка ВТ20: режимы отжига
| Отжиг | Основное и практически единственное состояние поставки; снимает напряжения и стабилизирует структуру (по справочным данным, ориентировочно 700-850 °C для листов и деталей). |
|---|---|
| Упрочняющая термообработка | Закалке и старению сплав поддаётся слабо - доля β-фазы мала, дисперсионное твердение выражено незначительно в отличие от двухфазных ВТ6 и ВТ22. |
| Источник прочности | Легирование α-твёрдого раствора алюминием, цирконием, молибденом и ванадием, а не термическое упрочнение. |
07Технологические свойства ВТ20: свариваемость, обработка резанием
Режимы термообработки, сварки и резания марки ВТ20 - что важно технологу.
| Свариваемость | Без ограничений в защитной среде аргона - ключевое достоинство псевдо-α структуры, применяется для крупных сварных узлов и колец. |
|---|---|
| Жаропрочность | Сохраняет прочность при длительной работе до 500 °C - выше, чем у двухфазного ВТ6. |
| Коррозионная стойкость | Хорошая, как у большинства титановых сплавов - за счёт плотной пассивной оксидной плёнки. |
| Обрабатываемость резанием | Труднее, чем у сталей: низкая теплопроводность (8 Вт/(м·К) при 20 °C) не отводит тепло из зоны резания, требуются пониженные скорости и обильное охлаждение. |
08Применение титана ВТ20
Где применяется титан ВТ20 на производстве.
09Зарубежные аналоги
| Аналог (EN / DIN / AISI) |
|---|
| Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V (близкий по системе легирования) |
10Марка ВТ20 в нормативных документах
Действующие стандарты, в которых марка упоминается напрямую или через эквивалент. Каждая ссылка - на справочную страницу ГОСТа.
- ГОСТ 19807-91. Титан и сплавы титановые деформируемые. МаркиМарки и химический состав деформируемого титана: технический ВТ1-00/ВТ1-0 и легированные сплавы ОТ4, ВТ5, ВТ6, ВТ14, ВТ20, ВТ22. Классы по структуре, легирование Al, V, Mo.
11Частые вопросы по титану ВТ20
Почему ВТ20 относят к псевдо-α классу?
Почему алюминий даёт ВТ20 жаропрочность?
Почему ВТ20 труднее обрабатывать резанием, чем сталь?
Чем ВТ20 отличается от ВТ6?
Где применяют ВТ20?
Есть ли у ВТ20 точный зарубежный аналог?
12Купить прокат из титана ВТ20 со склада
Позиции под партию подбираем по вашей спецификации - пришлите перечень типоразмеров или чертёж, менеджер посчитает массу и пришлёт счёт. Сертификат и паспорт качества плавки - к каждой партии.
Заказать прокат из титана ВТ20 - счёт за 15 минут
Пришлите чертёж, спецификацию или опишите задачу - менеджер подберёт позицию, посчитает массу и пришлёт счёт за 15 минут. Сертификат и паспорт качества на плавку - к каждой партии.