Сплавы ВТ5-1, ВТ5-1К средней прочности

Химический состав сплавов ВТ5-1 и ВТ5-1К, % по ОСТ1 90013-71
Марка
сплава
Ti Al Sn C Fe Si Zr Mn O2 N2 H2 Прочие
примеси
не более
ВТ5-1 Основа 4,0-6,0 2,0-3,0 0,10 0,30 0,15 0,30 - 0,15 0,05 0,015 0,30
ВТ5-1К Основа 4,5-5,6 2,0-3,0 0,08 0,20 0,08 - 0,10 0,12 0,04 0,008 0,30
Примечания:
1) В листах сплава ВТ5-1 содержание алюминия 4,0-5,5%, в остальных полуфабрикатах - 4,5-6,0%.
2) В сплаве ВТ5-1 допускается ≤1,0% V.
3) Сплав ВТ5-1К изготавливается по СТУ.
Механические свойства сплава ВТ5-1 по ОСТ и ТУ
Вид полу-
фабриката
ОСТ, ТУ Состояние
контрольных
образцов
σв δ5 ψ ан Угол
изгиба
HB
(dотп)
% кгс·м/см2
кгс/мм2 не менее град мм
Лист толщиной, мм
0,8-1,2 АМТУ
475-7-67,
ОСТ1
90042-71
(сортамент)
Отожженные 75-95 15 - - 60 -
1,5-1,8 75-95 12 - - 50 -
2,0-6,0 75-95 10 - - 40 -
6,5-10,0 75-95 8 - - 40 -
Плита толщиной, мм
12-20 ОСТ1
90042-71
Горяче-
катанные
75-95 6 16* - - -
21-60 75-95 5 16* - - -
Пруток
катаный
диаметром
10-60 мм
АМТУ
451-67
Отожженные 80-100 10 25 4 - 3,4-3,9
Пруток катанный крупногабаритный диаметром, мм
65-100** ТУ1-92
-6-72
Отожженный 80-100 10 25 4 - 3,4-3,9
101-130*** 76-100 6 16 4,5 - 3,4-3,9
Пруток кованый диаметром или со стороной квадрата, мм
65-100** АМТУ
534-67
Отожженный 80-100 10 25 4 - 3,4-3,9
101-250*** 76-100 6 16 4,5 - 3,4-3,9
Штамповка и поковка толщиной, мм
до 100** ОСТ1
90000-70
Отожженная 80-100 10 25 4 - 3,4-3,9
101-250*** 76-100 6 16 4,5 - 3,4-3,9
* Свойства факультативны.
** В продольном направлении.
*** В поперечном направлении.

Механические свойства сплава ВТ5-1 при комнатной и высоких температурах
Вид полу-
фабриката

Состояние Температура
испытания,
°С
Ед E G σ0,2 σв δ5
ψ μ
кгс/мм2 %
Пруток
диаметром
до 100 мм
Отожженый 20 12800 - 4500 75 85 8 33 0,33
400 11200 - 3900 - - - - 0,43
500 10700 - - - - - - -
600 10100 - 3500 31 46 7 49 0,45
700 9500 - 3280 17 33 25 68 0,45
800 9000 - 3000 8 20 40 92 0,50
Лист
толщиной
 до 3 мм
20 - 11500 - 75 85 13 - -
250 - 9500 - 52 60 13 - -
350 - 8500 - 48 55 10 - -
400 - - - 46 54 10 - -
500 - 7300 - 40 48 9 - -
Механические свойства сплава ВТ5-1 при сжатии, кручении и срезе при комнатной температуре
Вид полу-
фабриката

Состояние σ0,2 сж σв сж τ0,3 τв τср
кгс/мм2
Пруток Отожженый 80 160 48 67 61
Механические свойства сплава ВТ5-1К при комнатной и низких температурах
Состояние Температура
испытания,
°С
σ0,2 σв δ5
ψ ан ат.у.* σнв/σв
кгс/мм2 % кгс·м/см2
Отожженый -253 130-150 135-160 8 16 3 - 1,0
-196 118-126 120-135 15 25 4 3 1,2
20 65-85 70-87 12 35 6 4 1,2
* Лист толщиной 2 мм.
Пределы длительной прочности, ползучести и выносливости сплава ВТ5-1
Вид полу-
фабриката

Состояние Температура
испытания,
°С
σ100 σ500 σ1000 σ2000 σ0,2/100 σ*-1
кгс/мм2
Пруток
диаметром
до 100 мм
Отожженый 20 - - - - - 50
250 60 - - - - -
300 57 - - - - -
350 55 - - - - 35
400 47 40 - 37 38 -
450 33 28 - 23 20 -
500 25 20 - 15 8 27
550 15 - - - - -
Лист
толщиной
3 мм
20 - - - - - 40
250 - - 59 - 50 -
300 - - 56 - 45 -
350 - - 54 - 38 35
400 - - 39 - - -
450 - - 26 - - -
500 - - 17 - 5 26
* На базе 107 циклов.
Секундная прочность сплава ВТ5-1
Вид полу-
фабриката

Состояние Температура
испытания,
°С
σ60" σ100" σ120" σ180" σ200" σ210" σ300"
кгс/мм2
Лист
толщиной
до 2 мм
Отожженый 500 56 - 54 53 - 52 52
600 39 - 35 34 - 33 33
700 26 - 22 21 - 20 19
800 16 15 - - 12 - 10
Механические свойства при комнатной температуре после длительных нагревов
Вид полу-
фабриката
Состояние
Режим нагрева σв δ5 ψ
температура, °С время, час кгс/см2 %
Пруток Отожженый
Исходное состояние 80 12 34
350 3000 80 11,5 33
450 3000 81 12 30
Физические свойства
Плотность: 4420 кг/м3
Коэффициент термического линейного расширения
Температура, °С 20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 100-200 200-300 300-400 400-500 500-600 600-700
α·106 1/град 8,5 8,9 9,1 9,3 9,5 9,6 9,7 10,1 10,5 9,3 9,7 10,0 10,3 10,5 11,0
Коэффициент теплопроводности
Температура, °С 25 100 200 300 400 500 600 700 800
λ Вт/м·град 8,8 9,6 10,9 12,2 13,4 14,7 15,9 17,2 18,4
Удельная теплоемкость
Температура, С 100 200 300 400 500 600 700 800
с кдж/кг·град 0,503 0,545 0,566 0,587 0,628 0,670 0,712 0,796
Удельное электросопротивление
Температура, °С 20
ρ·106, ом·см 138
Степень черноты полного нормального излучения*
Состояние
поверхности
εн при температуре, °С
100 200 300 400 500 600 700 800
Лист после отжига и тепловой прогладки - - 0,315 0,335 0,35 0,46 0,64 0,66
* Испытание на воздухе при ступенчатом нагреве с выдержкой 2 часа через каждые 100°С.

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 1180-900 30-50 На
воздухе
Ковка предварительно
деформированной заготовки
1100-850 40-70
Штамповка на прессе 1020-850 40-70
Штамповка на молоте 1100-900 40-70
* Инструкция ВИАМ №680-70.
Рекомендуемая термическая обработка*
Вид термической
обработки
Температура
°С
Выдержка
час
Условия
охлаждения
Отжиг листов 700-750 0,25-1 На воздухе
Отжиг прутков, поковок, штамповок и профилей 800-850 0,25-1
Неполный отжиг 500-600 0,5-4
* Инструкция ВИАМ №685-69.
Штампуемость*
Температура Вытяжка Отбортовка
Выдавка
Гибка на угол 90°
°С Краб Краб Краб. % rmin
20 1,2-1,5 1,2-1,5 5-8 3,5-5,0 s**
600-750 1,4-1,7 1,4-1,75 12-16 2,3-4,0 s
* Инструкция ВИАМ №642-71.
** s - толщина листа.
Свариваемость
Свариваемые
материалы

Метод
сварки

Толщина
мм
Присадочный
материал
Термическая
обработка
после
сварки
Температура
испытания,
°С
Механические свойства
сварных соединений
σв Угол
изгиба
Рср Ротр
кгс/мм2 град кгс
ВТ5-1+
ВТ5-1
ААрДЭС ≤3 Без
присадки
Отжиг при
550°С,
0,5-4 час
20 75-82 50-60 - -
350 50 - - -
500 45 - - -
Контактная
точечная
1,5+1,5 - Без
термической
обработки
20 - - 1680 430
Примечание: Сплав может свариваться со всеми листовыми свариваемыми титановыми сплавами. Предел прочности сварного соединения ≥0,9σв основного материала менее прочного сплава.

Применение
Сплав ВТ5-1 - для сварных силовых деталей и узлов, длительно работающие (10000 часов) при температурах до 450°С и кратковременно (до 5 мин) при 800°С.
Сплав ВТ5-1К - для изделий, работающих при низких температурах (до -253°С).

Диаграммы растяжения до предела текучести сплава ВТ5-1

Кривые выносливости сплава ВТ5-1 при знакопеременном консольном изгибе

Предел ползучести сплава ВТ5-1 за 150 часов

Кривые ползучести сплава ВТ5-1

Кривые ползучести сплава ВТ5-1

Кривые ползучести сплава ВТ5-1

Статический и динамический модуль упругости сплава ВТ5-1

Статический и динамический модуль упругости сплава ВТ5-1

Кривые напряжение-деформация

Кривые деформации при ползучести сплава

Prin obozn 5 1

Prin obozn 5 2

Prin obozn 5 3

Prin obozn 5 4

Prin obozn 5 5