Сплав ВТ3-1 жаропрочный

Химический состав по ОСТ1 90013-71 сплава ВТ3-1, %
Ti Al Mo Cr Si Fe C Zr O2 N2 H2 Прочие
примеси
не более
Основа 5,5-7,0 2,0-3,0 0,8-2,3 0,15-0,40 0,2-0,7 0,10 0,50 0,18 0,05 0,015 0,30
Примечание: Допускается частичная замена молибдена вольфрамом ≤0,3%.
Механические свойства по ТУ и ОСТ
Вид полу-
фабриката
ТУ, ОСТ Состояние
контрольных
образцов
Температура
испытания
σв δ5 ψ ан σ50 σ100 HB
(dотп)
% кгс·м/см2 кгс/мм2
°С кгс/мм2 не менее мм
Пруток
катаный
диаметром
10-60 мм
АМТУ
451-67
Отожженные 20 100-120 10 30 3 - - 3,2-3,7
400 ≥75 - - - - 68 -
450 ≥65 - - - - 55 -
Закаленные и
состаренные*
20 ≥120 6 20 2 - - 3,0-3,3
Пруток катаный крупногабаритный диаметром (в мм):
65-100** ТУ1-92-
6-72
Отожженные 20 100-120 10 25 3 - - 3,2-3,7
101-130*** 95-120 8 20 3 - - 3,2-3,7
Пруток кованый диаметром или со стороной квадрата (в мм):
65-100** АМТУ
534-67
Отожженные 20 100-120 10 25 3 - - 3,2-3,7
101-250*** 95-120 8 20 3 - - 3,2-3,7
400 ≥75 - - - - 68 -
450 ≥65 - - - - 55 -
Пруток и заготовка для лопаток диаметром (в мм):
до 25 ОСТ1
90006-70
Отожженные 20 100-125 12 35 3 - - 3,2-3,7
25-60 100-120 12 35 3 - - 3,2-3,7
400 ≥75 - - - 70 68 -
450 ≥65 - - - 58 55 -
до 40 Закаленные и
состаренные
20 ≥120 6 20 2 - - 3,0-3,3
более 40 ≥120 6 16 1,8 - - 3,0-3,3
Штампованная лопатка
- малога-
баритная
ОСТ1
90006-70
Отожженные 20 ≥100 10 30 3 - - 3,2-3,7
После
ВМТО и
старения
20 ≥120 6 20 2 - - 3,0-3,4
- крупнога-
баритные
  Отожженные 20 ≥100 10 25 3 - - 3,2-3,7
Штампованный диск весом (в кг):
до 25 АМТУ
548-69
 
Отожженные 20 ≥98 9 22 3 - - 3,2-3,7
26-100 ≥96 9 20 3 - - 3,2-3,7
101-200 ≥95 8 20 3 - - 3,2-3,7
400 ≥75 - - - 71 68 -
450 ≥65 - - - 58 55 -
Штамповка и поковка толщиной (в мм):
до 100** ОСТ1
90000-70
Отожженные 20 100-120 10 25 3 - - 3,2-3,7
101-250*** 95-120 8 20 3 - - 3,2-3,7
400 ≥72 - - - 70 68 -
450 ≥65 - - - 58 55 -
Кольцо
цельно-
распорное
ОСТ1
9043-72
  20 ≥95 8 20 3 - - 3,2-3,7
Кольцо сварное с шириной полки (в мм):
до 80 АМТУ
529-9-68
  20 100-120 10 25 3 - - 3,2-3,7
более 80 100-120 8 20 2,5 - - 3,2-3,7
сварной
шов
20 90-120 6 15 2 - - -
* Свойства факультативны.
** В продольном направлении.
*** В поперечном направлении.

Механические свойства при различных температурах
Вид полу-
фабриката

Состояние Температура
испытания,
°С
Е Ед σпц σ0,2 σв σнв* δ10 ψ ан НВ
(dотп)
кгс/мм2 σв % кгс·м/см2 кгс/мм2
Пруток
кованый
диаметром
до 60 мм
(микро-
структура
II типа)
Отожженный
-196 - - - 163 165 - 6** 25 2,5-4 -
-70 - - - 116 120 - 10** 30 3-5 -
-40 - - - 107 112 - 12** 35 5-6 -
20 11500 12750 85-110 93-115 100-120 1,5 9-13
10-18**
30-50 3-6 3,2-3,7
100 11300 12300 75 82 95 - 10 45 - -
200 11100 11900 65 73 90 - 10 52 - -
300 10800 11450 55 66 83 - 9 52 - -
400 10000 10300 52 63 80 - 8 55 - -
450 9800 10250 44 60 75 - 11 63 - -
500 8900 10000 37 55 67 - 13 69 - -
600 8000 9800 - - 54 - 18 80 - -
Закаленный
и
состаренный


-196 - - - 190 200 - 4 20 1,8 -
-70 - - - 150 155 - 5 26 2,0 -
20 11500 12780 105 115 130-160 - 4-10
7-12**
20-35 2,5-4 3,0-3,4
100 10900 12400 90 105 120 - 6 35 - -
200 10400 11900 80 95 110 - - 40 - -
300 10350 11350 65 85 105 - - 40 - -
400 10300 10880 63 80 95 - - 40 - -
450 9500 10500 58 73 90 - - 40 - -
500 8700 10200 50 65 85 - 8 50 - -
600 7300 9700 5,5 18 53 - 17 85 - -
* Угол надреза 60°, rн=0,1 мм.
** Испытание образцов с диаметром рабочей части 5 мм.
Механические свойства при кручении, растяжении с перекосом, сжатии и срезе
Вид полу-
фабриката
Состояние G τпц τ0,3 τв φ σв, кгс/мм2, при
угле перекоса
σ0,2 сж σв сж Δ τср μ
кгс/мм2
град 0 2 4 6 кгс/мм2 % кгс/мм2
Пруток
диаметром
14 мм
Отожженный 4600 58 70 89 435 143 130 113 83 95 175 23 70 0,3
Пределы длительной прочности, ползучести и выносливости сплава ВТ3-1
Вид полу-
фабриката

Состояние Температура
испытания,
°С
σ100 σ500 σ1000* σ2000 σ5000 σ10000* σ100000** σн100
кгс/мм2
Пруток
кованый
диаметром
до 60 мм
(микро-
структура
II типа)
Отожженный
 
20 - - 95 - - 92 88 -
100 - - 92 - - 88 82 -
150 - - - - - - 77 -
200 - - 84 - - 80 75 -
300 82 81 - 78 - - - -
400 78 76 - 72 - - - >85
450 61 59 - 53 - - - >68
500 40 - - - 23*** 18*** - -
Закаленный
и
состаренный
300 104 103 - 102 - - - -
400 95 92 - 88 - - - -
450 67 63 - 52 - - - -
500 36 - - - - - - -
* Данные ЦКТИ.
** Данные, полученые экстраполяцией.
*** Данные ЦНИИТМАШ.
Вид полу-
фабриката

Состояние Температура
испытания,
°С
σн100 σ0,2/25 σ0,2/50 σ0,2/100 σ0,2/500 σ0,2/2000 σ-1 σн-1* σн-1
кгс/мм2
σ100 кгс/мм2 на базе циклов σ-1
2·107 107
Пруток
кованый
диаметром
до 60 мм
(микро-
структура
II типа)
Отожженный
 
20 - - - - - - 50-53 39-43 1,3
300 - - - 65 62 60 - - -
400 1,1 52 51 50 45 37 45-48 38 -
450 1,1 29,5 29 28 23 20 - - -
500 - 10 9 8 - - - - -
Закаленный
и
состаренный
20 - - - - - - 62 - -
300 - - - 80 78 75 - - -
400 - - - 60 52 44 49 - -
450 - 40 - 25 20 - - - -
* rн = 0,75 мм.

Сопротивление ползучести за 1000 часов
Вид полу-
фабриката
Состояние Температура
испытания,
°С
Деформация, %, при
напряжении, кгс/мм2
45 56 67
Пруток
Отожженный
20 0,02 0,01 0,02
100 0,04 0,02 0,02
150 0,00 0,00 0,01
200 0,00 0,00 0,04
Секундная прочность
Вид полу-
фабриката

Состояние Температура
испытания,
°С
σ10" σ30" σ60" σ120" σ300"
кгс/мм2

Пруток
кованый

Отожженный 600 60 60 59 57 55
700 42 39 38 31 26
800 21 18 15 12 9
Механические свойства при комнатной температуре после длительных нагревов
Состояние
материала
Режим нагрева σв δ
ψ ан
температура, °С время, час кгс/мм2 % кгс·м/см2
Отожженный Исходное состояние 110 16 45 4
400 10000 115 15 35 3
15000 120 12 20 2
20000 120 8 10 2
30000 120 5 8 2
450 2000 118 8 15 3
Закаленный
и
состаренный
Исходное состояние 123 12 43 4
400 6000 130 12 30 2
10000 130 10 20 2
15000 135 4 7 1,2
30000 135 2 5 0,7
Физические свойства
Плотность: 4500 кг/м3
Коэффициент термического линейного расширения
Температура, °С 20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 100-200 200-300 300-400 400-500 500-600 600-700 700-800
α·106 1/град 9,2 9,3 9,5 9,7 9,9 10,1 10,2 10,3 9,5 9,9 10,2 10,7 11,2 11,1 10,5
  9,2 9,5 9,8 10,0 10,3 10,5 - - 9,8 10,3 10,9 11,4 11,4 - -
Примечание: Первая строчка - отожженное, вторая - закаленное и состаренное.
Коэффициент теплопроводности
Температура, °С 25 100 200 300 400 500 600 700
λ Вт/м·град 8,0 8,8 10,1 11,3 12,6 14,2 15,5 16,8
Удельная теплоемкость
Температура, С 100 200 300 400 500 600 700
с кдж/кг·град 0,461 0,503 0,545 0,608 0,670 0,712 -
Удельное электросопротивление
Температура, °С 20
ρ·106, ом·см 136
Коррозионная стойкость
Устойчив в атмосферных условиях и морской воде.
Технологические данные
Горячая обработка давлением*
Вид
обработки
Температурный
интервал
деформации, °С
Степень деформации
за один нагрев, %
Условия
охлаждения
Ковка слитка 1180-850 ≥40 На воздухе
Ковка предварительно
деформированной
заготовки, мм
 
до 100 (1000...980)-820 40-50**, 70***
более 100 (1100...1020)-850 40-50**, 70***
Штамповка на прессе (930...950)-800 40-60
Штамповка на молоте (1100...1020)-850 40-60
* Инструкция ВИАМ №680-70.
** Деформация в α+β-области.
*** Деформация в β-области.
Температура полного полиморфного превращения 950-1000°С.
Рекомендуемая термическая обработка *
Вид термической
обработки
Температура
°С
Выдержка
час
Условия
охлаждения
Неполный отжиг 530-620 0,5-4 На воздухе, в аргоне
Изотермический отжиг 870-920 + 1-4 В печи (или перенос в другую печь) до 650°С
600-650 2 На воздухе
Двойной отжиг 870-920 + 1-4 На воздухе
550-600 2-5 На воздухе
Закалка 840-900 1-4 В воде
Старение 500-620 1-6 На воздухе
* Инструкция ВИАМ №685-69.
Свариваемость
Свариваемые
материалы

Метод
сварки

Толщина
мм
Присадочный
материал
Термическая
обработка
после
сварки
Механические свойства сварных соединений
σв ан шва σt100*
кгс/мм2 кгс·м/см2 кгс/мм2
ВТ3-1+ВТ3-1 ЭЛС 5-10 - Отжиг при
800-850°С,
1-2 час,
охлаждение
на воздухе
0,9 σв
основного
материала
≥2,5 0,9 σt100*
основного
материала
ААрДЭС 5-10 СПТ2,
ВТ20-2
0,85 σв
основного
материала
≥4 0,75 σt100*
основного
материала
ВТ2 0,75 σв
основного
материала
≥6 -
* σt100 при 300 и 400°С.

Применение
Детали, длительно работающие при температурах до 400°С (6000 часов) в отожженном и термически упрочненном состояниях, при 450°С - 2000 часов в отожженном состоянии и 100 часов в термически упрочненном состоянии, а также силовые и крепежные детали и сварные узлы.

Диаграммы растяжения до предела текучести сплава ВТ3-1

Зависимость механических свойств сплава ВТ3-1 от температуры испытания

Кривые ползучести  сплава ВТ3-1

Длительная прочность сплава ВТ3-1 при высоких температурах

Предел ползучести сплава ВТ3-1

Малоцикловая усталость сплава ВТ3-1

Механические свойства сплава ВТ3-1 при низких температурах

Влияние термической обработки на свойства сплава ВТ3-1 при высоких температурах

Влияние термической обработки на предел выносливости сплава ВТ3-1 при комнатной температуре

Влияние продолжительности нагрева на свойства сплава ВТ3-1

Секундная прочность сплава ВТ3-1

Влияние микроструктуры и термической обработки на предел выносливости сплава ВТ3-1

Длительная прочность болтов из сплава ВТ3-1

Релаксация напряжений при растяжении в болтах из сплава ВТ3-1

Влияние степени асимметрии на малоцикловую усталость при растяжении болтов из сплава ВТ3-1

Типы микроструктуры сплава ВТ3-1

Влияние структуры на длительную прочность сплава ВТ3-1

Prin obozn 5 1

Prin obozn 5 2

Prin obozn 5 3

Prin obozn 5 4

Prin obozn 5 5