Листы из титана и титановых сплавов

Когда говорят про титановые сплавы, многие сразу думают про космос или медицину. Но на деле 80% проблем начинаются с банального — неправильного выбора марки сплава для конкретной задачи. Вот, к примеру, ВТ6 и ВТ5... Казалось бы, разница в цифрах, а на прокате ведут себя совершенно по-разному.

Почему титан капризничает при прокатке

Помню, на одном из заказов для авиации заказчик требовал листы титана с идеальной плоскостностью. Дали ВТ6 — вроде бы стандартный вариант. Но после отжига пошли волны по краям, причём такие, что правка не помогала. Пришлось разбираться — оказалось, что проблема в скорости охлаждения после горячей прокатки. Металлурги привыкли к сталям, а тут другие температурные интервалы.

Ещё момент: многие забывают, что титановые сплавы сильно меняют свойства в зависимости от толщины. Тонкий лист до 2 мм и толстый 10 мм — это почти два разных материала с точки зрения обработки. На Lianxin как-то пришлось переделывать партию из-за этого — технолог не учёл, что прокатка 8-мм листа требует другого режима отжига.

Интересно, что медь-титановые композиты иногда ведут себя предсказуемее чистого титана. В ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? экспериментировали с биметаллом — титан-алюминий для электроники. Но это уже отдельная история с своими подводными камнями.

Ошибки при термичке

Самое сложное — не пережечь. С титаном это фатально, особенно с тем же ВТ23. Как-то раз видел, как пытались ?исправить? структуру двойным отжигом — получили хрупкие зоны по границам зёрен. Пришлось пускать весь лист на переплавку.

Вакуумные печи — отдельная головная боль. Даже небольшая течь — и вместо защитной атмосферы получаем окисленный слой, который потом приходится снимать травлением. Кстати, у титановых листов после травления часто проявляются скрытые дефекты — раковины, которые не видны после прокатки.

Заметил, что импортные печи с компьютерным управлением иногда хуже наших старых ?сараев? — слишком жёсткие программы не учитывают микроколебания напряжения в сети. Пришлось разрабатывать поправочные коэффициенты.

Особенности резки и штамповки

Лазерная резка — казалось бы, что может быть проще. Но с титаном толщиной более 6 мм начинаются проблемы с краевой зоной — появляется отпускной цвет, который потом мешает сварке. Приходится увеличивать припуск на механическую обработку.

Штамповка... Вот где проявляется разница между сплавами. ВТ1-0 гнётся относительно легко, а вот ВТ22 даже при нагреве до 600°C может дать трещины в зоне изгиба. Научились делать предварительный отжиг в аргоне — помогает, но удорожает процесс на 15-20%.

Кстати, в Lianxin разработали свою методику штамповки тонкостенных профилей — используют промежуточный отжиг после каждой третьей операции. Да, дольше, но брак снизили с 12% до 3%.

Проблемы контроля качества

Ультразвуковой контроль листов — отдельная песня. Стандартные датчики для сталей плохо работают с титаном — другая акустика. Пришлось заказывать специальные пьезоэлементы с регулируемой частотой.

Химический анализ... Здесь важно отбирать пробы не с края листа, а с середины — там более однородная структура. Однажды получили расхождение в анализах из-за неправильного забора образцов — чуть не забраковали целую партию.

Сейчас в ООО ?Сучжоу Ляньсинь? внедряют рентгеноструктурный анализ для контроля текстуры деформации. Пока дорого, но уже видны преимущества — можно прогнозировать поведение материала при дальнейшей обработке.

Перспективные направления

Сейчас много говорят про аддитивные технологии с титановыми порошками. Но листы пока никто не отменял — для большинства конструкций они экономичнее. Хотя... Видел эксперименты с многослойными панелями — титан-алюминий-титан. Интересное решение, но пока дороже традиционных листов из титана.

В медицинской отрасли идут к более тонким листам — до 0,3 мм для имплантов. Здесь свои сложности — прокатка такого тонкого материала требует особых станов. В Lianxin пробовали катать на оборудовании для медных лент — получилось, но пришлось менять технологию смазки.

Из интересного — начали применять титановые сплавы с памятью формы в комбинации с традиционными листами. Например, в авиации для самораскрывающихся элементов. Технология сырая, но перспективная.

Что в сухом остатке

Работа с листами из титана — это постоянный компромисс между стоимостью, сроками и качеством. Можно сделать идеальный лист, но он будет золотым. Или быстрый в производстве, но с риском брака.

За 15 лет понял главное: титан не прощает спешки. Каждый новый заказ — это новые вызовы, даже если кажется, что делал такое сто раз. Сплавы ВТ-серии, которые мы поставляем через Lianxin, постоянно преподносят сюрпризы — то структура не та, то свойства плавают.

Но это и интересно — когда материал ?живой?, а не бездушная железяка. Хотя в моменты аврала хочется иногда вернуться к обычным сталям... Шучу, конечно. Титан затягивает.