Ковки из титанового сплава TC25

Титановый сплав TC25, известный как BT25 в российской системе обозначения, представляет собой α+β высокопрочный титановый сплав высокотемпературного применения, предназначенный для вращающегося оборудования, который работает длительное время при температуре 450–550 °C (842–1022 °F) в авиационных двигателях и газотурбинах.

Мы поставляем твёрдые материалы в кованом и горячее прокатном состоянии — прутки и ковки. Не универсальный структурный титан и не порошок для аддитивного производства.

Henan Chalco поставляет штанги TC25 размером Ø16–500 мм (0,63–19,7 дюйма) и изотермические штамповки с предполагаемой площадью до 2 м² (21,5 кв. футов). Мы также можем проверить ваш чертёж и поставить материалы.

TC25 против Ti-6242 и IMI 834: где находится этот сплав

Если вы выбираете материал для диска или лезвия при температуре около 500 °C, Ti-6242 или IMI 834, скорее всего, уже в вашем списке.

TC25 относится к тому же короткому списку — не потому, что он дешевле, а потому, что выбрал другой путь укрепления.

С первого взгляда:

• TC25 (BT25) — α+β, вольфрамовый подшипник, для вращающихся деталей при температуре 450–550 °C; обладает как прочностью на горячую, так и при комнатной температуре
• Ti-6242 / Ti-6242S — почти α, сопротивление ползучести, его сильная сторона, длительное время службы при температуре около 540 °C
• IMI 834 — близка к α, рабочая температура до примерно 600 °C, сначала устойчивость к ползучести и окислению
• Ti-6Al-4V (класс 5) — универсальная рабочая лошадка, долгосрочный потолок эксплуатации около 350–400 °C

Разница между α+β и близким α на практике связана с способом укрепления.

TC25 получает свою горячую прочность примерно за счёт 1% вольфрама — эвтектоидного β-стабилизатора — в сочетании с кремнием, что делает состав α+β высокопрочным. Ti-6242 использует метод Sn-Zr-Mo с твердым раствором плюс силикид, расположен ближе к α и более устойчив к ползучести.

Таким образом, хотя оба ступеня пересекаются по рабочей температуре, они склоняются в разные направления. Для диска, который должен выдерживать как комнатную, так и повышенную температуру, TC25 обычно легче подгонять; для детали, с конструкцией которой выделяется долгосрочное ползучение, ближняя сторона α подходит лучше.

Один момент нужно сразу подчеркнуть: перекрывающиеся температурные диапазоны не означают, что оценки взаимозаменяемы. TC25 не является заменой Ti-6242. Тип микроструктуры, реакция на термическую обработку и термическая устойчивость различаются, поэтому смена классов означает повторное проведение квалификации в собственной системе приема. Это не формальность.

Краткая цитата

Титановый сплав TC25 — данные о продукции

Что отправить для получения стоимости:

• Уклон и состояние
• Размеры и допуски, или чертеж
• Количество и пункт доставки
• Требуемое состояние поверхности
• Необходима документация (MTC, отчёт C-scan, проверка третьей стороной)
• Конечное использование, конечный пользователь и цель

Последний пункт — это не галочка. TC25 относится к горячим секциям с вращающимися деталями, поэтому прежде чем мы сможем составить точное предложение по поставкам, нам нужно подтвердить конечное использование и пункт назначения.

Если отправить всё это сразу, обычно экономят два-три раунда обмена мнениями.

Краткая цитата

Формы, размеры и индивидуальные ковки

Стандартные размеры

• Бар: Ø16–500 мм (0,63–19,7 дюйма)
• Изотермические штамповки: проектируемая площадь до 2 м² (21,5 фут²)

Другие формы, цитируемые в спецификации

диски, кольца, заготовки, закрытые штампи, почти сетчатые ковки, экструдированные формы, пластины.

Эти формы охватываются на уровне оборудования — наши линии быстрой ковки, радиальной ковки, горячей экструзии и холодного пилгера используют титановые и титановые сплавы. Но для TC25 доступные размеры должны быть подтверждены с вашими требованиями до того, как мы оформим цену.

Титановые диски TC25

Титановые кольца TC25

Титановая заготовка TC25

Титановые ковки TC25

Экструзии титана TC25

Титановая пластина TC25

Выковано по твоему рисунку

Выковано по твоему рисунку.

Пришлите нам отпечаток детали. Мы рассмотрим конверт для ковки, реальный поток зерна, который реально можно достичь, и лимит на обработку, чтобы оставить, а затем представим смету.

Если геометрия не подходит для изотермической ковки штампов, мы скажем об этом и предложим лучший вариант формования — вместо того чтобы сначала брать заказ и потом прорабатывать его.

Краткая цитата

Химический состав и физические свойства

Номинальный состав, wt%

Пределы состава согласованы по заказу, а измеренные значения указываются в сертификате испытаний на мельнице.

Если ваш чертеж предусматривает более узкую полосу на Sn, Si или промежуточные элементы, такие как O, N и H, чем стандартный диапазон, сообщите нам об этом на этапе запроса, и мы подтвердим осуществимость до цитирования.

Физические свойства

• Плотность: ≈ 4,5 г/см³ (типично)
• β-transus: примерно 1000–1020 °C (1832–1868 °F), изменяется в зависимости от тепла и формы продукта

На β-transus мы измерили примерно 1020 °C на кованом стержне диаметром Ø250 мм металлографическим методом, при этом значения ступени слитков находятся в диапазоне 1000–1010 °C. Эта температура является ориентиром для каждого графика горячей обработки и термической обработки, и производство работает по измеренному значению для каждого тепла.

Два элемента в таблице композиции заслуживают отдельного предложения, потому что они решают, что этот сплав может и не может делать: W и Si.

W — это источник горячей прочности. Добавление примерно 1% этого эвтектоидного β-стабилизатора заметно повышает температурную прочность и термическую устойчивость в диапазоне 500–550 °C, и это самое заметное различие в составе между TC25 и сплавами близкого α с одинаковым температурным диапазоном.

Si работает в обе стороны. Осаждение силицидом обеспечивает дополнительное усиление при высоких температурах, но также является одной из причин падения пластичности после длительного воздействия при высокой температуре.

Механические свойства по форме произведения

Свойства TC25 тесно связаны с формой продукта.

Место отбора проб, история деформаций и путь термической обработки не совпадают для теста на прутке и готовой ковки, поэтому полученные числа отличаются от одного и того же набора.

Планка, Ø250 мм

Типичные пределы приема: комнатная температура Rm ≥ 980 МПа, A ≥ 10%, Z ≥ 20%; 500 °C Rm ≥ 735 МПа; 550 °C Rm ≥ 686 МПа; разрыв напряжений при 441 МПа ≥ 50 ч при обеих температурах; Rm ≥ 980 МПа после термической стабильности 550 °C; удар ≥ 23,5 Дж.

Ковки

Если поставить два стола рядом, то одно бросается в глаза: при 441 МПа срок службы разрыва напряжений составляет около 51 часа на пробных деталях и выше 101 часа на дисковых и герметичных кольцах. Тот же класс, срок службы вдвое дольше.

Это не ошибка данных, и ни один из комплектов не является лучшим материалом. Деталь для испытания на прутке поступает из прокатного состава, ковка — из определённого места на готовой детали, и оба предмета прошли через совершенно разные степени деформации, разные режимы деформации и разные тепловые истории.

Многие клиенты сравнивали MTC сырья с отчётом по готовой детали, обнаруживали, что цифры не совпадают, и начинали сомневаться в комплекте. В большинстве случаев эти два комплекта не должны были совпадать. Чтобы сделать их совпадением, требуется одно и то же место отбора пробы и одинаковое состояние — что стоит записать в технический протокол, а не спорить об этом при осмотре.

Температура обслуживания — и то, сколько времени вы на самом деле получаете

Долгосрочный диапазон обслуживания TC25 составляет 450–550 °C (842–1022 °F).

Более полезны эти два числа:

• 500 °C (932 °F): до 6 000 часов непрерывного обслуживания
• 550 °C (1022 °F): до 3 000 часов непрерывного обслуживания

Ограничение температуры без установленного времени не является входным элементом проектирования.

Большинство других страниц о высокотемпературных титановых сплавах приводят одну температурную цифру и на этом заканчиваются — «максимальная рабочая температура 550 °C».

Только при этом клиент не может ни определить жизнь, ни выбрать между двумя классами, потому что невозможно определить, означает ли этот 550 °C 100 часов или 3 000.

На самом деле выбор материала определяется сочетанием температуры и времени.

Верните TC25 в полный температурный спектр:

• Ti-6Al-4V: долгосрочный потолок эксплуатации около 350–400 °C. К 500 °C ползучесть уже выходит из-под контроля.
• TC25: 450–550 °C, с учётом часов выше
• Сплавы близкого α (Ti-6242, IMI 834, Ti-1100 и подобные): до примерно 540–600 °C, сначала устойчивость к ползучести
• Никель-основные суперсплавы: более высокие температуры, но плотность около 8,2 г/см³ — почти вдвое выше, чем у титана

Последняя линия заслуживает дополнительной осторожности при вращении фурнитуры. Основная нагрузка на вращающуюся деталь связана с её собственной массой — более тяжёлым диском, большей центробежной нагрузкой и проектным запасом на диске, системе вала и подшипниках — всё вместе затягивается.

Таким образом, в диапазоне 450–550 °C разница между «титан подойдёт» и «это должно быть никелированным» часто не в цене материала. Это перепроектирование всего ротора.

Температура и время решают только половину проблемы. Вторая половина — это то, что материал остаётся после нескольких тысяч часов при температуре 550 °C. Мы рассмотрим это отдельно ниже.

Краткая цитата

Как материал плавится, ковется и проверяется

С титаном для вращающихся деталей для авиационных двигателей первым вопросом, который задают клиенты, редко является прочность на растяжение. Это чистота и внутреннее качество.

Вот маршрут, по которому проходит этот материал от плавления до отправки.

Маршрут плавления

Вакуумно-индукционное плавление VIM / AIM → плазменно-дуговое плавление холодного очага, плавление PAM и электронно-лучевое плавление холодного очага, EB → многократное дуговое переплавление с дугой (VAR) → переплавка с электрошлаком под давлением (PESR).

Ключевым является этап холодного очага. Жёсткие альфа- и высокоплотные включения (HDI) — это момент, когда начинается цепочка отказа на вращающихся деталях титана в аэрокосмической отрасли, и когда достигается области с высоким напряжением диска, последствия становятся неприемлемыми.

Плазменное дуговое и электронно-лучевое плавление холодных очагов существует именно для того, чтобы отделить этот класс дефектов во время плавления, и в сочетании с многократным вакуумным дуговым переплавкой они вместе повышают составную однородность и внутреннюю чистоту. Большинство поставщиков никогда не упоминают этот этап, но то, что он решает, важнее любого отдельного числа в таблице.

Горячая работа

Быстрые ковочные прессы, 20 / 40 / 60 MN

Радиальная ковочная машина, 13 MN

Изотермический пресс для ковки штампов, 3 000 т

Горизонтальный экструзионный пресс, 60 MN

Изотермическая ковка матриц имеет значение для дисков TC25. Формовка с помощью штемпеля и заготовки при одной температуре и при низкой скорости деформации позволяет достигать почти чистой формы, обеспечивает более однородную микроструктуру и одновременно повышает использование материала.

Убираемый с титановых сплавов допуск на обработку, часто поражает. Почти чистая форма экономит и деньги, и время поставки.

Инспекция

Наши возможности по инспекции охватывают всю цепочку от сырья до готовой продукции:

• Химический анализ: ICP-MS, ICP-AES, GFAAS, XRF, анализаторы углерода и серы, детерминаторы водорода, анализаторы кислорода и азота
• Механические свойства: машины для ползучих и напряжённо-разрывных машин, машины для испытаний усталости, растяжение, удар, твёрдость, прочность разрушения, усталость при низкоцикловом и высокочастотном процессе
• Металлография и микроанализ: оптическая металлография, сканирующая электронная микроскопия, микроанализ электронных зондов, термомеханическое моделирование, одновременный тепловой анализ
• Неразрушительное испытание: иммерсионная ультразвуковая инспекция, многозонные ультразвуковые системы C-сканирования для стержня большого диаметра, автоматизированное ультразвуковое C-скан для дисков и колец, 3D-размерное измерение ковок и штампов

Контроль O, N и H напрямую определяет пластичность и термическую стабильность титана. На несколько сотых процентов больше, чем эти интерстициальные элементы, и пластичность, оставшаяся после длительного воздействия высоких температур, находится в другом порядке. Анализ газовых элементов здесь не является тестом по шаблону, а является предпосылкой для использования этого сорта при 550 °C.

Многозонное C-скан определяет чувствительность к обнаружению дефектов в крупносекционных ковках. Проще говоря, оно определяет, что вы можете увидеть при осмотре. Внутренние детали большого диаметра, дисков и колец не могут быть так тонко устранены традиционными методами осмотра, поэтому мы указываем это оборудование отдельно. Класс ультразвуковой прием может быть согласован с вашей спецификацией.

Анализ газовых элементов

Многозонное C-скан

Термическая обработка и микроструктурный контроль

Для общего диапазона температур горячей работы TC25 и стандартных схем выдержки для прутков и ковок мы производим по установленной практике для сорта, а также можем работать по указанному вами графику.

Стоит отметить, насколько решительно график термической обработки определяет тип микроструктуры. Наши производственные записи показывают последовательную закономерность: температура отжига определяет, получит ли TC25 эквиаксионную или дуплексную микроструктуру. По мере приближения температуры отжига к трансусу первичная α частично растворяется, и в трансформированной матрице β появляется прозрачный вторичный α, переходя конструкцию из эквиаксионного в дуплекс — и дуплексная структура обеспечивает лучшие растяжительные свойства как при комнатной температуре, так и при повышенной.

Для закупки и технологической инженерии это означает очень практичное: график термической обработки — это не детализация поставки, он должен быть в техническом протоколе. На том же материале другой график существенно влияет на горячую прочность. Вместо того чтобы спорить о несогласованных данных при осмотре, лучше исправить состояние и путь термической обработки в момент оформления заказа.

Где TC25 — неправильный выбор

В каждом классе есть места, где его нельзя использовать. Вот четыре из них, указанные в начале.

Пластичность падает после длительного воздействия при высокой температуре

Это не предположение, это наши собственные тестовые данные. Удлинение на бар Ø250 мм составляет около 13,5–14,5% при комнатной температуре; после теста термической устойчивости при 550 °C прочность на растяжение увеличивается с 1069 МПа до 1076 МПа, а удлинение падает примерно до 7,5–8,5%. Прочность увеличивается, пластичность снижается примерно вдвое.

Опубликованные исследования предлагают механизм: после длительного воздействия при 550 °C TC25 формирует поверхностный оксидный слой, α2-фазовое осаждение и силициды границы зерен действуют вместе. Движение дислокаций затрудняется, что увеличивает прочность, а локализация деформации приводит к явной потере пластичности.

Различие между формами продукции интересно. При одинаковых условиях испытаний удлинение на дисковых и уплотнительных кольцах по сути плоско от комнатной температуры до экспонированного состояния (диск 12,0–15,0% → 12,5–15,0%), что значительно меньший спад, чем у пробных изделий. Это связано с микроструктурным состоянием и местом отбора проб, а также ещё одним напоминанием о том, что данные из одной формы продукта нельзя использовать для прогнозирования другой.

Для клиента всё сводится к одному предложению: устанавливайте свой жизненный запас на обнажённой пластичности, а не на данных, которые были предоставлены.

Не замена Ti-6242

Сказанное ранее, стоит повторить. Перекрывающиеся температурные диапазоны не означают прямую замену. Смена класса требует переквалификации по вашей системе. Любой поставщик, который утверждает, что это «прямая замена», несёт риск для вас, который он не может на самом деле провести.

Непрерывное обслуживание выше 550 °C — посмотрите на что-то другое

Если нагрузка длительное время превышает 550 °C, лучше подходит сплав почти α (IMI 834, Ti-1100 и подобные) или суперсплав с никелевой основой. TC25 не является оптимальным вариантом в этом диапазоне, и мы бы не стали его туда навязывать.

При температуре ниже 400 °C — это трата денег впустую

Для конструкционных и вращающихся деталей при температуре ниже 400 °C титан класса 5 (Ti-6Al-4V) дешевле, легче в поиске и проще в обработке, с гораздо более полной стандартной основой.

Премия TC25 покупает возможность в диапазоне 450–550 °C. Если вы не используете его, нет смысла платить за него.

联系我们按钮

Варианты снабжения, документы по инспекции

База предложения

Стандартный ассортимент поставок — бар Ø16–500 мм и изотермические штамповки с проекционной площадью до 2 м²; другие формы указываются по спецификациям. Условия доставки могут быть кованы, горячо прокатённые, обработанные растворами и выдержание или отжиг по согласованному графику.

Поверхность и упаковка

Состояние поверхности может быть как кованое, обработанное/очищенное, шлифованное или обработанное. Экспортная упаковка и защита регулируются в зависимости от места назначения и способа транспортировки.

Инспекционные документы

Заказы могут быть выставлены с сертификатом испытаний на мельнице, отчётами по химическим и механическим испытаниям, отчётом по ультразвуковой C-сканировке, отчётом по размеру зерна и микроструктуре, а также отчётом о размерах. Можно организовать инспекцию третьей стороны.

Сертификация и соответствие

Материалы производятся по системе качества, сертифицированной AS9100, на заводе, имеющем аккредитацию Nadcap для неразрушающего контроля, испытания материалов и термической обработки, а также аккредитацию лабораторий CNAS. Испытательный центр производственного завода также имеет разрешения от ведущих производителей гражданских авиационных двигателей. Сертификаты поставляются вместе с заказом.

TC25 поставляется для гражданской аэрокосмической техники, промышленных газовых турбин и высокопроизводительных инженерных задач. Пожалуйста, укажите конечное использование, конечного пользователя и назначение в вашем запросе, чтобы мы могли подтвердить поставку перед размещением стоимости.

Связанные титановые сплавы

Титановый сплав TC11

Титановый сплав TA15

Титановый сплав TC18

Титановый сплав Ti55531

Титановый стержень

Титановые ковки

Эти оценки поступают из одной цепочки поставок и одного и того же набора инспекционных документов — один запрос, один контакт, одна отправка.

Часто задаваемые вопросы

Что такое титановый сплав TC25?

TC25 — это титановый сплав α+β высокотемпературного производства, номинально Ti-6.5Al-2Sn-2Zr-2Mo-1W-0.2Si. Он используется для вращающихся деталей двигателя, работающих при температурах от 450 до 550 °C, главным образом компрессорных дисков, лопастей и уплотнительных колец.

Эквивалентен ли TC25 Ti-6242?

Нет — сервисные окна перекрываются, но они не взаимозаменяемы. TC25 использует вольфрам для прочности на нагрев и расположен на стороне α+β; Ti-6242 — это сплав, близкий к α. Замена требует переквалификации.

TC25 и BT25 — это один и тот же сплав?

Да. TC25 — это китайское обозначение GB, а BT25 (транслитерация VT25) — российское обозначение для того же семейства сплавов. Состав и окно обслуживания эквивалентны; пределы приема зависят от того, какой спецификации вы закажете.

Какова максимальная рабочая температура TC25?

450–550 °C для длительной службы. Типичные показатели — 6000 часов при 500 °C и 3000 часов при 550 °C. Квалификация для вашего конкретного срока работы должна быть подтверждена.

Доступен ли TC25 в виде порошка для 3D-печати?

На этой странице рассматриваются кованые и горячекатанные слитки TC25 и ковки. Если вам нужен порошок для аддитивного производства, сообщите нам на этапе запроса — это другой путь продукта с разными критериями приёмки.

К какому стандарту поставляется TC25?

TC25 поставляется в соответствии с маркировкой GB и техническому протоколу, согласованному с вами. Пределы состава и измеренные значения указываются в сертификате испытаний на станке.

Теряет ли TC25 пластичность после длительной экспозиции при 550 °C?

Да. В наших тестах термической устойчивости удлинение баров Ø250 мм снизилось с примерно 13,5–14,5% до примерно 7,5–8,5%, а прочность на растяжение немного выросло. Рассчитайте запас на жизнь исходя из открытого состояния.

Расскажите нам о вашей заявке

Если у вас уже есть рабочий цикл или чертёж, первый шаг прост: отправьте нам температуру обслуживания, время загрузки, ожидаемое время при температуре и спецификацию печати деталей или материалов. Сначала мы проведём технический обзор — чтобы подтвердить, подходит ли TC25 для этой позиции и какую форму продукта лучше всего поставить.

Что нам нужно от вас: качество и состояние доставки, размеры и допуски или чертеж, количество и порт назначения, требуемое состояние поверхности, необходимые инспекционные документы, а также конечное использование, конечный пользователь и пункт назначения.

После технического обзора мы возвращаемся с конкретным предложением по поставке и сметой.

Весь процесс ведёт постоянный представитель клиента и инженер по продукту — советы по выбору материалов, координация заказов, документация по качеству и технические вопросы проходят через одних и тех же людей. Вас не передают между отделами.

Краткая цитата