26.03.2025
Термическая обработка титана
Титан – один из самых востребованных материалов в отечественном машиностроении, авиастроении и химической промышленности благодаря своей высокой прочности, коррозионной стойкости и низкой плотности. Согласно ГОСТ 19807-91, в России основными марками титана являются Титан ВТ1-0 (чистый титан) и Титан ВТ6 (легированный титан, аналог Ti‑6Al‑4V по зарубежным стандартам). Правильная термическая обработка этих материалов критически важна для достижения оптимальных эксплуатационных характеристик изделий: улучшения микроструктуры, снятия внутренних напряжений и повышения стабильности механических свойств. ООО «ТермоПресс» предлагает комплексные услуги по термической обработке титана с индивидуальной настройкой режимов согласно отечественным стандартам.
Даже небольшие отклонения от оптимального технологического процесса могут привести к снижению прочности, ухудшению ударной вязкости и изменению усталостных характеристик изделий из титана. Наши заказчики нередко сталкиваются с проблемами неравномерного нагрева, недостаточной выдержки и неконтролируемого охлаждения. Мы в ООО «ТермоПресс» разрабатываем индивидуальные режимы обработки для титана, таких как Титан ВТ1-0 и Титан ВТ6, что позволяет обеспечить идеальное сочетание прочности, пластичности и коррозионной стойкости. Наши решения снижают риск отказов и увеличивают срок службы изделий.
Значение термической обработки титана
Термическая обработка титана позволяет стабилизировать его микроструктуру, снизить внутренние напряжения и оптимизировать фазовые преобразования, что особенно важно для изделий, работающих в агрессивных средах и при высоких температурах. Правильное выполнение технологического цикла обеспечивает высокую ударную вязкость, улучшает усталостные характеристики и сохраняет коррозионную стойкость, что подтверждено отечественными ГОСТами.
Классификация титановых сплавов
Титановые сплавы классифицируются по фазовому составу на три основные группы:
- α-сплавы: Содержат стабилизаторы α-фазы (например, алюминий) и характеризуются хорошей коррозионной стойкостью и свариваемостью, но ограниченной прочностью.
- (α+β)-сплавы: Содержат как α-, так и β-стабилизаторы, обладают хорошим сочетанием прочности и пластичности, широко применяются в промышленности.
- β-сплавы: Содержат β-стабилзаторы (например, молибден, ванадий), обладают высокой прочностью и хорошей прокаливаемостью, но менее устойчивы к коррозии.
Влияние легирующих элементов на свойства титана
Легирующие элементы существенно влияют на свойства титановых сплавов:
- Алюминий (Al): Стабилизирует α-фазу, повышает прочность и термостойкость.
- Молибден (Mo): Стабилизирует β-фазу, улучшает прокаливаемость и прочность.
- Ванадий (V): Снижает температуру полиморфного превращения, способствует сохранению β-фазы при комнатной температуре.
- Хром (Cr): Улучшает коррозионную стойкость и прочность.
- Железо (Fe): Стабилизирует β-фазу, повышает прочность, но может снижать пластичность.
Виды термической обработки титановых сплавов
- Отжиг: Применяется для снятия остаточных напряжений, улучшения пластичности и стабилизации структуры материала. В зависимости от целей различают:
- Рекристаллизационный отжиг: Нагрев до 600–800 °C с последующим медленным охлаждением.
- Отжиг для снятия напряжений: Нагрев до 450–650 °C для уменьшения остаточных напряжений после механической обработки.
- Закалка и старение: Используются для повышения прочности сплавов. Закалка проводится нагревом до 800–950 °C с последующим быстрым охлаждением (например, в воде). Старение выполняется при 450–600 °C в течение 4–8 часов для достижения требуемых свойств.
- Азотирование: Химико-термическая обработка, при которой поверхность титана насыщается азотом, что повышает твердость, износостойкость и коррозионную стойкость. Процесс проводится при температурах 850–950 °C в течение 10–50 часов.
Сравнительная таблица режимов термической обработки титана (по ГОСТ)
|
Марка титана
|
Режим обработки
|
Температура (°C)
|
Выдержка
|
Метод охлаждения
|
Цель процесса
|
|
Титан ВТ1-0
|
Отжиг
|
600–650
|
1–2 часа
|
Медленное (в печи)
|
Снятие напряжений, сохранение пластичности
|
|
Титан ВТ1-0
|
Нормализация
|
650–700
|
20–30 минут
|
Охлаждение на воздухе
|
Улучшение зернистости, повышение стабильности
|
|
Титан ВТ6
|
Растворное отжиг + Старение
|
950–980 / 550–600
|
30–60 мин / 4–8 часов
|
Быстрое (вода) / Охлаждение на воздухе
|
Растворение карбидов, формирование вторичных фаз, повышение прочности
|
|
Титан ВТ6
|
Стрессоснятие
|
500–550
|
1–2 часа
|
Медленное
|
Устранение остаточных напряжений
|
Температура критических точек титана (по ГОСТ)
|
Марка титана
|
Ac1 (°C)
|
Ac3 (°C)
|
Ar3 (°C)
|
Ar1 (°C)
|
|
Титан ВТ1-0
|
~790
|
~830
|
~750
|
~710
|
|
Титан ВТ6
|
~950
|
~980
|
~900
|
~870
|
Характеристика ударной вязкости титана (по ГОСТ)
|
Марка титана
|
При +20°C, KCU (Дж/см²)
|
При -20°C, KCU (Дж/см²)
|
При -40°C, KCU (Дж/см²)
|
|
Титан ВТ1-0
|
70–80
|
65–75
|
60–70
|
|
Титан ВТ6
|
55–65
|
50–60
|
45–55
|
Предел выносливости (усталости) титана (по ГОСТ)
|
Марка титана
|
Режим обработки
|
Предел выносливости, σ‑1 (МПа)
|
|
Титан ВТ1-0
|
Отжиг + Нормализация
|
~250
|
|
Титан ВТ6
|
Растворное отжиг + Старение
|
~500
|
Прокаливаемость и твердость титана
|
Марка титана
|
Расстояние от поверхности (мм)
|
Твердость HRC (приблизительно)
|
|
Титан ВТ1-0
|
0.5–2.0
|
20–25
|
|
Титан ВТ6
|
0.5–2.0
|
35–40
|
Физические свойства титана (по ГОСТ)
|
Марка титана
|
Модуль упругости E (ГПа)
|
Плотность (кг/м³)
|
Теплопроводность (Вт/(м·°C))
|
Коэффициент линейного расширения (×10⁻⁶/°C)
|
Удельная теплоёмкость c (Дж/(кг·°C))
|
|
Титан ВТ1-0
|
~105
|
~4430
|
~16
|
~8.6
|
~520
|
|
Титан ВТ6
|
~113
|
~4430
|
~6.7
|
~8.6
|
~560
|
Почему выбирают ООО «ТермоПресс»?
ООО «ТермоПресс» – ваш надежный партнер в области термической обработки титана, разработанной в соответствии с российскими ГОСТами. Наше современное оборудование, включая печи с диапазоном температур от 150 до 1100 °C и специализированные системы охлаждения, позволяет точно настраивать технологические режимы для каждой марки титана. Мы разрабатываем индивидуальные технологические схемы, учитывая особенности титана, чтобы обеспечить оптимальное сочетание прочности, пластичности и коррозионной стойкости.
На каждом этапе производства проводится строгий контроль качества – от спектрального анализа и ультразвуковой диагностики до металлографического исследования и измерения твердости, что гарантирует соответствие готовой продукции самым высоким стандартам отрасли. Мы оперативно выполняем заказы и обеспечиваем своевременную доставку изделий, что особенно важно для предприятий с высокими требованиями к качеству.
Контактная информация
Для получения подробной консультации и индивидуального расчёта по термической обработке титана свяжитесь с нами:
Обращайтесь к нам для получения индивидуального предложения – доверьте термическую обработку титана профессионалам и обеспечьте надежность и высокое качество вашей продукции уже сегодня!