Титановые шестигранники

Калиброванный титановый шестигранник — сортовой прокат шестигранного сечения из технически чистого титана или его деформируемых сплавов. Шестигранная форма сечения выбирается прежде всего технологически: такой пруток сразу готов для токарной обработки под ключ без переточки на шестигранник — это прямая экономия машинного времени при изготовлении болтов, гаек, штуцеров, ниппелей, накидных гаек и аналогичных изделий. Именно поэтому шестигранник является предпочтительной заготовкой в мелко- и среднесерийном производстве крепежа и фасонных деталей из титана.

Марки материала и нормативная база

Химический состав титановых сплавов для изготовления шестигранников нормируется по ГОСТ 19807-74. Требования к механическим свойствам в зависимости от марки и диаметра приняты по ГОСТ 26492-85, который устанавливает технические условия на катаные прутки из титана и титановых сплавов. Сортамент шестигранного сечения и геометрические допуски регламентируются техническими условиями предприятия-изготовителя; ссылочным документом по размерам шестигранного проката служит ГОСТ 8560-78.

По степени легирования и структуре марки делятся на три основных класса: технически чистый титан (α-структура), α-сплавы и (α+β)-сплавы. Выбор марки определяется требованиями к прочности, рабочей температуре и технологичности.

Технически чистый титан: ВТ1-00 и ВТ1-0

Марки ВТ1-00 и ВТ1-0 — однофазные α-материалы с суммарным содержанием примесей не более 0,40 % (ВТ1-00) и не более 0,60 % (ВТ1-0) по ГОСТ 19807-74. Легирующих добавок нет — прочность обеспечивается только твёрдорастворным упрочнением за счёт кислорода и азота в следовых количествах. Оба материала отличаются высокой пластичностью, хорошей свариваемостью аргонодуговым и контактным способами, стойкостью к коррозии в нейтральных и слабоагрессивных средах. ВТ1-0 биологически инертен, что делает его пригодным для изготовления деталей медицинской техники.

Шестигранники из ВТ1-0 — наиболее распространённая позиция в складском ассортименте: материал технологичен, хорошо обрабатывается резанием и не требует сложной термической обработки перед эксплуатацией.

α-сплавы: ОТ4-0, ОТ4-1, ОТ4, ВТ5, ВТ5-1

Группа псевдо-α-сплавов, легированных в первую очередь алюминием (повышает прочность и жаростойкость) и марганцем (улучшает технологичность). ОТ4-0 и ОТ4-1 — более мягкие, хорошо свариваемые. ОТ4 с содержанием алюминия около 3,5–5,0 % обеспечивает уровень σв ≥ 685 МПа при сохранении удовлетворительной пластичности. ВТ5 и ВТ5-1 содержат 4,3–6,2 % алюминия, отличаются повышенной жаропрочностью (рабочая температура до 400–450 °С). Все α-сплавы хорошо свариваются и не упрочняются термической обработкой (только отжиг для снятия напряжений).

(α+β)-сплавы: ВТ6, ВТ3-1, ВТ8, ВТ9, ВТ14, ВТ16

Двухфазные сплавы, в которых β-стабилизаторы (ванадий, молибден, хром в ВТ3-1) позволяют фиксировать метастабильную β-фазу и достигать высокой прочности после термической обработки.

ВТ6 (аналог Ti–6Al–4V) — легирован алюминием (5,3–6,8 %) и ванадием (3,5–4,5 %). Наиболее распространённый высокопрочный сплав в мировой практике. Применяется в авиационных конструкциях, медицинской технике и химическом аппаратостроении.

ВТ16 — сплав системы Ti–Al–V–Mo с повышенным содержанием β-стабилизаторов. Специально разработан для крепёжных изделий: болтов, шпилек, гаек. Хорошо деформируется в холодном состоянии, что позволяет накатывать резьбу без предварительного нагрева.

ВТ3-1, ВТ8, ВТ9 — жаропрочные (α+β)-сплавы для деталей, работающих при температурах 450–500 °С (ВТ8, ВТ9). ВТ9 используется в компрессорных лопатках и дисках авиадвигателей; шестигранники из него применяются для производства крепежа ответственных горячих узлов.

ВТ14 — высокопрочный (α+β)-сплав, упрочняемый закалкой и старением; σв после упрочнения достигает 1100–1200 МПа. Применяется в нагруженных узлах авиакосмической техники.

Сортамент: размеры и длина

Типовой диапазон размера «под ключ» (расстояние между параллельными гранями) для титановых шестигранников — от 10 до 30 мм. Наиболее распространённый складской ряд: 15, 17, 19, 22, 24 мм. Нестандартные размеры поставляются под заказ в соответствии с ТУ производителя.

Длина прутков — от 2 до 6,5 м (немерная). Мерная и кратная мерная длина — в пределах немерного диапазона с предельными отклонениями по длине +30 мм (при длине до 4 м) и +50 мм (при длине свыше 4 м).

Конкретный типоразмерный ряд в наличии следует уточнять при оформлении заявки: ассортимент зависит от марки сплава и партии производителя.

Состояние поставки и качество поверхности

По ГОСТ 26492-85 прутки из титана и титановых сплавов изготавливают без термической обработки — горячекатаными. По требованию потребителя могут поставляться в отожжённом состоянии (отжиг для снятия напряжений) или холоднокатаными (нагартованными) — последнее даёт более точный размер и чистую поверхность, но снижает пластичность.

По качеству поверхности материал делится на две группы:

• Обычного качества — обозначается маркой без дополнительного индекса. Допускаются отдельные мелкие плены, рванины, чешуйчатость и морщины, не выводящие размер за пределы допуска.
• Повышенного качества — обозначается добавлением буквы «П» к марке (например, ВТ1-0.П). Более жёсткие требования к поверхности и макроструктуре; применяется для ответственных деталей.

Трещины и закаты на поверхности не допускаются ни в одной группе.

Механические свойства (по ГОСТ 26492-85, отожжённые образцы)

В таблице приведены нормируемые минимальные значения для прутков диаметром от 12 до 100 мм. Данные относятся к образцам, испытанным после отжига.

Марка	σв, МПа	δ, %	ψ, %	KCU, Дж/см²
ВТ1-00	≥ 295	≥ 20	≥ 50	≥ 100
ВТ1-0	≥ 345	≥ 15	≥ 40	≥ 70
ОТ4-1	≥ 540	≥ 12	≥ 30	≥ 45
ОТ4	≥ 685	≥ 8	≥ 25	≥ 40
ВТ5	≥ 735	≥ 8	≥ 20	≥ 30
ВТ3-1	≥ 930	≥ 8	≥ 20	≥ 30
ВТ9	≥ 980	≥ 7	≥ 16	≥ 25
ВТ20	≥ 885	≥ 7	≥ 20	≥ 30

Плотность технически чистого титана составляет около 4,51 г/см³, что примерно вдвое ниже плотности стали. Это обеспечивает высокое значение удельной прочности (σв/ρ) — один из главных аргументов в пользу титана в авиационных и нагруженных конструкциях.

Коррозионная стойкость

На воздухе и в нейтральных водных средах поверхность титана покрывается плотной оксидной плёнкой TiO₂, которая обеспечивает пассивацию и практически полностью исключает коррозию при нормальных и умеренно повышенных температурах. Стойкость сохраняется в морской воде, разбавленных растворах большинства кислот и солей, во влажном хлоре и хлорсодержащих средах — именно в этих условиях титановые детали заменяют нержавеющую сталь. Ограничения: концентрированные восстановительные кислоты (соляная, серная при высокой концентрации), сухой хлор при повышенных температурах, фтороводородная кислота — разрушают оксидную плёнку и вызывают интенсивную коррозию.

Область применения

Авиационная и ракетная техника. Болты, шпильки и гайки из ВТ6, ВТ16, ВТ3-1 для планера, крепления лопаток и дисков компрессора. Шестигранник удобен для автоматизированного изготовления крепежа на токарно-автоматных линиях.

Химическое и нефтехимическое машиностроение. Штуцера, ниппели, накидные гайки, фланцевый крепёж для трубопроводов и аппаратов, работающих в средах, агрессивных к стали и нержавеющей стали: хлоридные растворы, морская вода, уксусная и азотная кислоты. Основная марка — ВТ1-0, ОТ4-1.

Судостроение и морская техника. Крепёжные детали корпусных конструкций и арматуры, работающих в морской воде и прибрежной атмосфере. ВТ1-0 и ОТ4-1.

Медицинская техника. Шестигранный пруток из ВТ1-0 или ВТ6 используется как заготовка для последующего изготовления деталей хирургического инструмента, элементов фиксирующих систем и медицинского оборудования — материал биологически инертен и не вызывает реакции тканей.

Общее машиностроение. Детали, требующие сочетания лёгкости и высокой механической прочности в агрессивных рабочих условиях: штуцера, резьбовые заглушки, регулировочные гайки в насосно-компрессорном оборудовании.

Отличие шестигранника от круглого прутка

При изготовлении крепёжных изделий шестигранник предпочтительнее кругового прутка: отпадает операция фрезерования граней или нанесения лысок, которая на титане занимает значительное время из-за склонности материала к налипанию на инструмент. Если деталь не требует шестигранного контура (например, токарная деталь без шлицев и граней), круглый пруток более экономичен: меньше отходов при точении. Для сложных деталей переменного сечения, где шестигранник лишь частично используется по форме, рекомендуется запрашивать оба варианта и сравнивать по коэффициенту использования материала.

Подробнее о марочном ряде и характеристиках деформируемых титановых сплавов — в отдельном разделе каталога.

Условия поставки

Поставляется прутками немерной длины от 2 до 6,5 м. По согласованию — мерными длинами, заготовками и кусками по размерам покупателя. Документация: сертификат качества с указанием марки, плавки, результатов механических испытаний. На ответственные заказы — входной контроль химического состава и механических свойств по требованию покупателя.

Для оформления заявки укажите: марку сплава, размер под ключ (мм), длину или длину заготовки, количество (кг или шт.), необходимое состояние поставки (горячекатаное / отожжённое / холоднокатаное).