Сплав 2В

Сплав 2В — деформируемый титановый сплав системы Ti–Al–V. Относится к α-классу по фазовой структуре: небольшое количество ванадия (1–2%) незначительно стабилизирует β-фазу, не меняя характеристик α-матрицы. Именно α-структура обеспечивает сплаву хорошую свариваемость без ограничений, высокую технологическую пластичность и устойчивую коррозионную стойкость в агрессивных средах. Основная область применения — сварочная проволока, а также слитки и полуфабрикаты для авиационной, судостроительной и химической промышленности.

В нормативно-технической литературе встречаются написания: титановый сплав 2В, сплав2В, кратко — 2В.

Химический состав сплава 2В

Химический состав регламентируется ГОСТ 19807-91 «Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки» и ГОСТ 27265-87 «Проволока из титановых сплавов для сварки. Технические условия».

Основные легирующие элементы — алюминий (α-стабилизатор, повышает прочность и сопротивление ползучести) и ванадий (слабый β-стабилизатор, улучшает технологическую пластичность при горячей деформации).

Элемент	Содержание, % масс.
Титан (Ti)	94,79–97,2 (основа)
Алюминий (Al)	1,5–2,5
Ванадий (V)	1,0–2,0
Железо (Fe)	не более 0,20
Кремний (Si)	не более 0,10
Кислород (O)	не более 0,12
Углерод (C)	не более 0,07
Азот (N)	не более 0,04
Водород (H)	не более 0,002
Прочие примеси (сумма)	не более 0,30

Кислород и азот — сильные α-стабилизаторы, однако их содержание строго ограничено: превышение нормативных значений резко снижает пластичность и затрудняет горячую деформацию. Водород при содержании сверх лимита вызывает водородную хрупкость — особенно опасное явление для сварных соединений.

По ГОСТ 19807-91 для сплава 2В допускается введение модифицирующих добавок до 0,003%. Сплав, модифицированный бором, получает дополнительный индекс и маркируется 2ВБ. Бор измельчает зерно слитка и повышает стабильность механических свойств. Фактическое содержание бора в готовом металле не определяется.

Физические и механические свойства

Физические свойства при 20 °С

Свойство	Значение
Плотность	4,45 г/см³
Модуль упругости E	1,12 × 10⁵ МПа
Коэффициент теплопроводности λ	8,37 Вт/(м·К)
Коэффициент линейного расширения α при 100 °С	8,2 × 10⁻⁶ К⁻¹
Удельное электрическое сопротивление	1,6 Ом·мм²/м

Теплопроводность сплава 2В (8,37 Вт/(м·К)) примерно в 5–6 раз ниже, чем у алюминия, и в 4–5 раз ниже, чем у конструкционных сталей. Это необходимо учитывать при организации отвода тепла в зоне резания и при проведении сварочных работ: тепло концентрируется в узкой зоне, что при недостаточной защите ускоряет поглощение газов и охрупчивание металла.

Механические свойства в отожжённом состоянии при 20 °С

Нормы по ГОСТ 27265-87 для сварочной проволоки. Для других видов полуфабрикатов нормы механических свойств устанавливаются соответствующей нормативной документацией на конкретный вид продукции.

Свойство	Значение
Предел кратковременной прочности σв	490–635 МПа
Относительное удлинение δ5	16–20%

По уровню прочности сплав 2В относится к группе сплавов невысокой прочности с повышенной пластичностью. Высокое удлинение (16–20%) характерно для α-сплавов и обеспечивает стабильное качество сварных соединений, надёжную деформируемость при производстве проволоки и возможность изготовления сложных кованых и штампованных полуфабрикатов.

Плавка и производство

Плавку ведут в вакуумных дуговых печах или в среде инертного газа (аргон, гелий). Расплавленный титан активно поглощает кислород, азот и водород из атмосферы; даже незначительное загрязнение расплава атмосферными газами необратимо ухудшает пластичность и свариваемость готового металла. Для обеспечения однородности состава по сечению слиток, как правило, переплавляют двукратно.

Горячую деформацию (ковку, прокатку, прессование) проводят в строго регламентированном температурном диапазоне. Из-за низкой теплопроводности заготовка прогревается неравномерно; необходим контроль температуры по сечению для исключения локального перегрева поверхностных слоёв.

Особенности сварки

Свариваемость сплава 2В — не ограничена: предварительный подогрев деталей и последующая термообработка сварного соединения не требуются. Однако к газовой защите предъявляются обязательные требования, обусловленные высоким химическим сродством горячего титана к кислороду и азоту:

• сварочная зона и кристаллизующийся шов защищаются подачей инертного газа через горелку;
• обратная сторона шва требует защиты поддувом инертного газа или медной подкладки с газовыми каналами;
• все участки металла, нагревающиеся до 400 °С и выше, подлежат защите от контакта с воздухом.

Проволока марки 2В применяется в качестве присадочного материала при аргонодуговой сварке конструкций из технического титана и малолегированных α-сплавов — в тех случаях, когда металл шва должен сочетать достаточную пластичность с высокой коррозионной стойкостью. В частности, она используется при сварке конструкций из сплава ВТ6 и близких по составу марок, когда требования к прочности шва допускают работу с менее легированным присадочным материалом.

Механическая обработка

Резание, фрезерование и точение полуфабрикатов из сплава 2В выполняют твердосплавным инструментом с обязательным применением смазывающе-охлаждающих жидкостей. Низкая теплопроводность вызывает концентрацию тепла непосредственно в зоне резания — металл склонен к налипанию на режущую кромку и к абразивному изнашиванию инструмента при работе всухую. Рекомендуемые скорости резания ниже, чем для конструкционных сталей аналогичной прочности.

Области применения

Сплав 2В применяется там, где требуется сочетание высокой коррозионной стойкости, стабильной пластичности и гарантированного качества сварных соединений:

• Сварочная проволока — основное применение марки. Проволока используется для аргонодуговой и автоматической сварки конструкций из технического титана и малолегированных сплавов в авиастроении, судостроении, химическом машиностроении.
• Авиационная и специальная техника — полуфабрикаты и детали, работающие в условиях повышенной коррозионной нагрузки.
• Химическое оборудование — детали трубопроводной арматуры, теплообменники, ёмкостное оборудование, эксплуатируемое в агрессивных средах.
• Судостроение — конструктивные элементы, подверженные воздействию морской воды.

Формы поставки и нормативная документация

Сплав 2В поставляется в следующих формах:

• слитки;
• прутки и полуфабрикаты сортового проката;
• сварочная проволока диаметром 1,0–7,0 мм;
• кованые и штампованные заготовки;
• детали специальной техники по конструкторской документации.

Основные регламентирующие документы:

• ГОСТ 19807-91 — марки и химический состав деформируемых титановых сплавов;
• ГОСТ 27265-87 — проволока из титановых сплавов для сварки.