ES2293095T3 - Aleacion basada en titanio. - Google Patents
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Abstract
Aleación con base de titanio, que contiene aluminio, vanadio, molibdeno, cromo, hierro, circonio, carbono, oxígeno, que difiere en el hecho de que los componentes de la aleación se toman en la siguiente relación de % en peso: Aluminio 2, 2-3, 8 Vanadio 4, 5-5, 9 Molibdeno 4, 5-5, 9 Cromo 2, 0-3, 6 Circonio 0, 1-0, 4 Hierro 0, 01-0, 18 Carbono 0, 01-0, 25 Oxígeno 0, 03-0, 25 Titanio Resto EP 1 258 369 EP 1 001 771 B1 8
Description
Aleación basada en titanio.
La invención se refiere a una aleación
metalúrgica, y más particularmente a la creación de aleaciones de
titanio módem usadas para la preparación de artículos de alta
resistencia y de alta tecnología, incluyendo los de gran tamaño, es
decir, aleaciones con un amplio espectro de aplicaciones.
Una de las aleaciones de titanio conocidas es la
aleación que contiene, en % en peso: aluminio 2-6,
molibdeno 6-9, vanadio 1-3, cromo
0,5-2,0, hierro 0-1,5, titanio - el
resto (Certificado de inventor de la URSS Nº 180351, Clase C22C
14/00, publicado en 1966).
Esta aleación se propuso para la preparación de
matrizados y forjados para las piezas estructurales que soportan
una carga muy elevada. El inconveniente principal es su tendencia a
formar inclusiones de densidad elevada cuando se funden los
lingotes debido al elevado contenido del elemento refractario
molibdeno (> 6%). La presencia de esas inclusiones en las piezas
que soportan una carga muy elevada da lugar a la destrucción de esas
piezas cuando está en servicio.
La otra aleación de titanio conocida, que
contiene en % en peso: 4,0-6,3 de Al;
4,0-5,0 de V; 1,5-2,5 de Mo;
0,8-1,4 de Cr; 0,4-0,8 de Fe;
0,01-0,08 de Zr; 0,01-0,25 de C;
0,03-0,25 de O; el resto -titanio (Certificado de
inventor de la URSS Nº 555161, Clase C22C 14/00, publicado en
1977).
Esta aleación tiene las propiedades de
resistencia elevada y ductilidad fina que no predisponen a la
formación de inclusiones de densidad elevada.
El inconveniente de esta aleación es la
imposibilidad de matrizado en frío, causado por un nivel
insuficiente de índice de plasticidad del proceso a después del
envejecido, tal como el grado de recalcado en frío (inferior al
60%).
Lo más próximo a la invención reivindicada desde
el punto de vista técnico es la aleación basada en titanio, que
contiene en % en peso: 2,2-3,8 de Al;
4,5-5,9 de V; 4,5-5,9 de Mo;
2,0-3,6 de Cr; 0,2-0,8 de Fe;
0,01-0,08 de Zr; 0,01-0,25 de C;
0,03-0,25 de O; el resto - Ti (Patente RF Nº
2150528, Clase C22C 14/00, publicada en 2000) - prototipo.
La aleación obtiene el nivel elevado de
plasticidad después del templado, en este caso consigue un grado de
recalcado en frío \geq 75%.
No obstante, la aleación conocida obtiene el
nivel insuficientemente elevado de temperaturas de trabajo, esto
limita el alcance de su aplicación como material estructural para
piezas de fabricación, usadas a temperaturas elevadas.
Esta invención se dirige a la creación de la
aleación de titanio con una resistencia térmica incrementada, que
asegura la posibilidad de preparación de piezas pesadas de gran
tamaño con el nivel elevado de resistencia y propiedades plásticas,
usada a temperaturas elevadas.
El resultado técnico conseguido al tramitar la
patente es la regulación de la combinación óptima de los elementos
\alpha- y \beta-estabilizantes de la aleación en
el producto semiacabado.
El resultado técnico se consigue debido al hecho
de que en la aleación basada en titanio, que contiene aluminio,
vanadio, molibdeno, cromo, hierro, circonio, carbono, oxígeno, según
la invención, los componentes se usan en la relación siguiente, en %
en peso:
- Aluminio
- 2,2-3,8
- Vanadio
- 4,5-5,9
- Molibdeno
- 4,5-5,9
- Cromo
- 2,0-3,6
- Circonio
- 0,1-0,4
- Hierro
- 0,01-0,18
- Carbono
- 0,01-0,25
- Oxígeno
- 0,03-0,25
- Titanio
- Resto
\vskip1.000000\baselineskip
La combinación de resistencia y plasticidad
elevadas de la aleación propuesta se consigue como resultado de la
elección orientada al uso y la evaluación experimental de los
intervalos de aleación. El contenido de los elementos
\alpha-estabilizantes (aluminio, oxígeno, carbono)
y \beta-estabilizantes (molibdeno, vanadio,
cromo, hierro) se elige según sea necesario y suficiente para la
consecución del ajuste buscado. Además, la aleación propuesta
asegura la posibilidad de regular eficazmente el nivel de
resistencia de la aleación después del envejecido dentro de
intervalos amplios.
El balance del contenido en aluminio y cromo en
la aleación reivindicada asegura a la aleación una capacidad
elevada para el matrizado en frío (enrollamiento fino para dar
barras) y la posibilidad del refuerzo de la aleación mediante
técnicas térmicas obteniendo el nivel elevado de resistencia y
propiedades plásticas.
Con un contenido en aluminio y cromo por debajo
de los valores mínimos la resistencia de la aleación se reduce
después del termoreforzado (\sigma_{B} < 1400 MPa), es decir,
no se consigue resolver el problema.
Cuando el contenido en aluminio y cromo supera
el límite declarado la plasticidad de la aleación disminuye
(\delta < 8%, \psi < 40%) con el nivel de resistencia
elevado (\sigma_{B} \geq 1400 MPa).
Para asegurar la resistencia necesaria (\geq
1150 MPa) después del templado y envejecido, así como para llevar a
cabo el templado al aire, no en agua, el contenido de V y Mo se
ajusta a \geq 4,5%.
Se acepta un contenido máximo en V y Mo del 5,9%
debido al peligro de un crecimiento de segregación no uniforme
significativo y la aparición de defectos cuando se usan las
aleaciones maestras duras.
Puesto que el incremento del contenido de V y
Mo, como ya se ha dicho, no se recomienda que sea por encima del
5,9%, para el incremento posterior (por encima de 1150 MPa) de las
propiedades de resistencia (después del templado y envejecido) se
introducen adiciones moderadas de Cr (2,0-3,6%) y Fe
(hasta el 0,18%) dentro de los límites, lo cual no conduce a la
aparición de segregación dendrítica o zonal visible.
En la aleación propuesta, comparada con el
prototipo, se reduce el contenido en hierro con el valor del número
de distribución.
K =
\frac{\text{% C en fase sólida}}{\text{% C en fase
líquida}}
está significativamente por debajo
de 1, y esto predetermina la tendencia del hierro a la segregación,
lo cual se agrava con el incremento del tamaño del lingote y del
artículo.
Una cantidad de circonio en la aleación entre el
0,1 y el 0,4% asegura el incremento de la resistencia de tensión
sin reducir la capacidad de procesamiento del metal durante la
deformación en caliente (no incrementa la tensión fluida) y en frío
(no reduce la fuente de plasticidad). En este caso estabilizando la
fase \alpha, el circonio incrementa la resistencia a la
termofluencia y la resistencia a temperaturas elevadas.
La introducción de circonio por encima del 0,4%
reduce significativamente la plasticidad de procesamiento de la
aleación durante la deformación en frío.
Los intervalos de aleación con circonio y hierro
se seleccionan según la evaluación experimental de las propiedades
mecánicas de la aleación en el intervalo de la composición
propuesta. Un contenido de circonio entre el 0,1 y el 0,4% y de
hierro de hasta el 0,18% asegura el incremento de la resistencia a
la rotura de la aleación en condiciones como las de templado y
envejecido.
La combinación propuesta de los componentes de
la aleación y sus relaciones en % en el complejo asegura la
posibilidad de la deformación de la aleación en un mayor intervalo
de temperaturas y la obtención de piezas por matrizado en frío.
Para la evaluación de las propiedades de la
aleación los lingotes fundidos dos veces se volvieron a fundir en un
arco de vacío con las siguientes composiciones de aleación (Tabla
1).
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepararon barras de cada lingote con un
diámetro de 50 mm. Las barras se trataron con calor para obtener la
resistencia elevada. Las propiedades mecánicas de las barras a
temperatura ambiente se muestran en la Tabla 2.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados de la prueba muestran que los
artículos declarados (barras con 50 mm de diámetro) procedentes de
aleaciones basadas en titanio tienen el nivel de plasticidad de
procesamiento elevado después del templado, en este caso consiguen
el grado de recalcado en frío > 75% en combinación con una
resistencia elevada obtenida como resultado del envejecimiento
posterior (\sigma_{B} > 1500 MPa).
\vskip1.000000\baselineskip
La aleación reivindicada tiene el intervalo más
alto de temperaturas de trabajo (10-15ºC superior al
que tiene la aleación prototipo), esto da la posibilidad de usarla
no sólo cuando se preparan cabezas de tornillo mediante formación
de cabezas en frío, en enroscado en frío, en la producción de
muelles, o para la preparación de productos semiacabados grandes de
hasta 60 mm de sección, con un nivel elevado de resistencia y
propiedades plásticas, usada a temperaturas elevadas.
Claims (1)
1. Aleación con base de titanio, que contiene
aluminio, vanadio, molibdeno, cromo, hierro, circonio, carbono,
oxígeno, que difiere en el hecho de que los componentes de la
aleación se toman en la siguiente relación de % en peso:
- Aluminio
- 2,2-3,8
- Vanadio
- 4,5-5,9
- Molibdeno
- 4,5-5,9
- Cromo
- 2,0-3,6
- Circonio
- 0,1-0,4
- Hierro
- 0,01-0,18
- Carbono
- 0,01-0,25
- Oxígeno
- 0,03-0,25
- Titanio
- Resto
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| RU2002131488/02A RU2228966C1 (ru) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | Сплав на основе титана |
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|---|---|
| ES2293095T3 true ES2293095T3 (es) | 2008-03-16 |
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