ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Титановые сплавы марки ВТ. Скорость звука, относительное температурное расширение, плотность и модуль Юнга в диапазоне температур от 20 °С до 800 °С

Издание официальное

Москва

Стандартииформ

2019

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Главным научным метрологическим центром «Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов» (ГНМЦ «ССД»), Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институтом металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН)

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 «Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 ноября 2019 г № 1096-ст

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по сослпоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соотвелктвую-щая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, оформление. 2019

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Модуль Юнга. ГПа
Температура, *С	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
0	—	—	91,0	90,4	89,9	89.3	88,7	88,2	87,6	87.1
100	86,5	85,9	85,4	84,8	84,3	83.7	83,1	82,6	82,0	81.5
200	80,9	80,3	79,8	79,2	78.7	78.1	77.5	77.0	76,4	75,9
300	75,3	74.7	74,2	73,6	73.1	72.5	71,9	71,4	70,8	70,3
400	69,7	69.1	68,6	68,0	67.5	66,9	66,3	65,8	65,2	64,7
500	64,1	63.5	63,0	62,4	61,9	61,3	60,7	60,2	59,6	59,1
600	58,5	57,9	57,4	56,8	56,3	55.7	55,1	54,6	54,0	53,5
700	52,9	52.3	51,8	51.2	50,7	50,1	49,5	49.0	48.4	47,9
800	47.3	—	—	—	—	—	—	—	—	—

Таблица 6 — Сплав ВТ6 Стандартные справочные данные о скорости звука, относительном температурном расширении, плотности и модуле Юнга

Скорость звука, м'с Температура,"С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 5292.4 5277,1 5261,8 5246,4 5231.1 5215,8 5200,5 5185,2 100 5169,9 5154,6 5139,3 5124,0 5108,7 5093,3 5078,0 5062,7 5047,4 5032,1 200 5016,8 5001,5 4986,2 4970.9 4955,5 4940,2 4924,9 4909,6 4894,3 4879,0 300 4863,7 4848,4 4833,1 4817,8 4802,5 4787,1 4771,8 4756,5 4741.2 4725,9 400 4710,6 4695,3 4680,0 4664,7 4649.4 4634,0 4618,7 4603,4 4588,1 4572,8 500 4557,5 4542,2 4526,9 4511,6 4496,3 4480,9 4465,6 4450,3 4435,0 4419.7 600 4404,4 4389,1 4373,8 4358,5 4343,2 4327,8 4312,5 4297,2 4281,9 4266,6 700 4251,3 4236,0 4220,7 4205,4 4190.1 4174,7 4159,4 4144,1 4128,8 4113.5 800 4098,2 — — — — — — — — —

Продолжение таблицы б

Относительное температурное расширение. % Темпера ту ра.’С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 0,000 0,014 0,028 0,042 0,056 0.070 0.084 0,098 100 0.112 0,126 0,140 0,154 0,168 0.182 0,196 0.210 0,224 0,238 200 0,252 0.266 0,280 0,294 0,308 0,322 0,336 0.350 0,364 0,378 300 0,392 0.406 0,420 0,434 0,448 0,462 0,476 0,490 0,504 0,518 400 0,532 0.546 0,560 0,574 0,588 0,602 0,616 0,630 0,644 0,658 500 0,672 0.686 0,700 0,714 0,728 0,742 0,756 0.770 0,784 0,798 600 0,812 0,826 0,840 0,854 0,868 0,882 0,896 0,910 0,924 0,938 700 0,952 0,966 0,980 0,994 1,008 1,022 1,036 1,050 1,064 1,078 800 1,092 — — — — — — — — —

Продолжение таблицы 6

Плотность, кг/м3 Температура ‘С 0 10 20 30 40 50 | 60 70 80 90 0 — — 4406,3 4404,5 4402,8 4401,0 4399,3 4397,5 4395,7 4394,0 100 4392,2 4390,5 4388,7 4386,9 4385,2 4383,4 4381,7 4379,9 4378.1 4376,4 200 4374,6 4372.9 4371,1 4369,3 4367,6 4365,8 4364,1 4362,3 4360,5 4358,8 300 4357,0 4355,3 4353,5 4351,7 4350,0 4348,2 4346,5 4344,7 4342.9 4341,2 400 4339,4 4337,7 4335,9 4334,1 4332,4 4330,6 4328,9 4327.1 4325,3 4323,6 500 4321,8 4320,1 4318,3 4316,5 4314,8 4313,0 4311,3 4309,5 4307,7 4306,0 600 4304,2 4302,5 4300,7 4298,9 4297,2 4295,4 4293,7 4291,9 4290,1 4288,4 700 4286,6 4284.9 4283,1 4281,3 4279,6 4277.8 4276,1 4274.3 4272,5 4270,8 800 4269,0 — — — — — — — — —

Окончание таблицы 6

Модуль Юнга, Г Па Температура.'С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 121,1 120,5 119,9 119,2 118,6 118,0 117,4 116,7 100 116,1 115,5 114,8 114,2 113,6 113,0 112,3 111,7 111.1 110,4 200 109,8 109,2 108,6 107,9 107,3 106,7 106,1 105,4 104,8 104,2 300 103,5 102,9 102,3 101,7 101,0 100,4 99,8 99,1 98,5 97,9 400 97,3 96,6 96,0 95,4 94,7 94,1 93,5 92,9 92,2 91,6 500 91,0 90.3 89,7 89,1 88,5 87,8 87,2 86,6 86,0 85,3 600 84,7 84,1 83,4 82,8 82,2 81,6 80,9 80,3 79.7 79,0 700 78.4 77.8 77.2 76,5 75,9 75.3 74,6 74.0 73.4 72,8 800 72,1 — — — — — — — — —

Таблица 7 — Сплав ВТ20 Стандартные справочные данные о скорости звука, относительном температурном расширении, плотности и модуле Юнга

Скорость звука, м/с Температура,'С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 5020,2 5007,6 4994,9 4982.3 4969,7 4957,0 4944.4 4931,8 100 4919,2 4906,5 4893,9 4881,3 4868,6 4856,0 4843,4 4830,7 4818,1 4805,5 200 4792,9 4780,2 4767.6 4755,0 4742.3 4729,7 4717,1 4704,4 4691,8 4679.2 300 4666,6 4653,9 4641,3 4628,7 4616,0 4603,4 4590,8 4578,1 4565,5 4552,9 400 4540,3 4527.6 4515,0 4502,4 4489,7 4477.1 4464,5 4451,8 4439,2 4426,6 500 4414,0 4401,3 4388,7 4376,1 4363,4 4350,8 4338,2 4325,5 4312,9 4300,3 600 4287,7 4275,0 4262,4 4249,8 4237,1 4224.5 4211.9 4199,2 4186,6 4174,0 700 4161,4 4148,7 4136,1 4123,5 4110.8 4098.2 4085,6 4072.9 4060,3 4047.7 800 4035,1 — — — — — — — — —

Относительное температурное расширение. %
Температура,“С	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
0	—	—	0,000	0,011	0,022	0,033	0,044	0,055	0,066	0,077
100	0,088	0,099	0.110	0,121	0,132	0,143	0,154	0.165	0,176	0.187
200	0,198	0,209	0,220	0,231	0,242	0,253	0,264	0.275	0,286	0,297
300	0,308	0.319	0,330	0,341	0,352	0,363	0.374	0.385	0,396	0,407
400	0,418	0,429	0,440	0,451	0,462	0,473	0,484	0,495	0,506	0,517
500	0,528	0,539	0,550	0,561	0,572	0,583	0,594	0,605	0,616	0.627
600	0,638	0,649	0,660	0,671	0,682	0,693	0,704	0.715	0,726	0,737
700	0,748	0.759	0,770	0.781	0,792	0,803	0.814	0,825	0,836	0,847
800	0,858	—	—	—	—	—	—	—	—	—

Продолжение таблицы 7

Плотность, кг/м3 Темпера ту ра.'С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 4406,7 4405.3 4403,9 4402,5 4401.1 4399.7 4398,3 4396,9 100 4395,5 4394.1 4392,7 4391,3 4389,9 4388,5 4387,1 4385.7 4384.3 4382,9 200 4381,5 4380.1 4378,7 4377.3 4375,9 4374,5 4373,1 4371.7 4370.3 4368,9 300 4367,5 4366,1 4364,7 4363,3 4361,9 4360,5 4359,1 4357.7 4356.3 4354,9 400 4353,5 4352,1 4350,7 4349.3 4347.9 4346,5 4345,1 4343.7 4342.3 4340,9 500 4339,5 4338,1 4336,7 4335,3 4333,9 4332,5 4331,1 4329.7 4328,3 4326,9 600 4325,5 4324,1 4322,7 4321,3 4319,9 4318,5 4317,1 4315,7 4314,3 4312,9 700 4311.5 4310,1 4308.7 4307,3 4305,9 4304,5 4303,1 4301,7 4300,3 4298,9 800 4297,5 — — — — — — — — —

Окончание таблицы 7

Модуль Юнга. ГПа Темпе ратура.’С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 109.6 109,1 108,6 108,1 107,6 107,1 106,5 106,0 100 105,5 105,0 104,5 104,0 103,5 103,0 102,5 101,9 101,4 100,9 200 100,4 99,9 99,4 98.9 98,4 97.9 97,3 96.8 96,3 95,8 300 95,3 94,8 94,3 93,8 93,2 92,7 92,2 91.7 91,2 90,7 400 90,2 89,7 89,2 88,6 88,1 87,6 87,1 86,6 86,1 85,6 500 85,1 84,6 84,0 83,5 83,0 82,5 82,0 81,5 81,0 80,5 600 80,0 79,4 78,9 78.4 77,9 77.4 76,9 76,4 75,9 75,3 700 74,8 74,3 73,8 73,3 72,8 72.3 71,8 71,3 70.7 70,2 800 69,7 — — — — — — — — —

Таблица 8 — Сплав ВТ23. Стандартные справочные данные о скорости звука, относительном температурном расширении, плотности и модуле Юнга Упрочнение путем закалки с последующим отжигом

Скорость жука, м/с Температура X 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 4715,7 4705.0 4694,3 4683,6 4673,0 4662,3 4651,8 4641.2 100 4630,7 4620,2 4609,7 4599,2 4588,8 4578,4 4568,0 4557,7 4547,4 4537,1 200 4526,9 4516,6 4506,4 4496,3 4486,1 4476,0 4465,9 4455,9 4445.8 4435,8 300 4425,9 4415.9 4406,0 4396,1 4386,2 4376,4 4366,6 4356,8 4347.1 4337,4 400 4327,7 4318,0 4308,4 4298,7 4289,2 4279,6 4270,1 4260,6 4251,1 4241,7 500 4232,3 4222,9 4213,5 4204,2 4194,9 4185,6 4176,4 4167.2 4158,0 4148,8 600 4139,7 4130.6 4121.5 4112,4 4103,4 4094,4 4085,4 4076,5 4067,6 4058,7 700 4049,9 4041,0 4032,2 4023,5 4014,7 4006,0 3997,3 3988,7 3980,0 3971,4 800 3962,9 — — — — — — — — —

Продолжение таблицы в

Относительное температурное расширение, % Температура, X 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 0,000 0,015 0,031 0,046 0,062 0,078 0,093 0,109 100 0,126 0,142 0,158 0,175 0,191 0,208 0,225 0,242 0,259 0,276 200 0,293 0,310 0,328 0,345 0,363 0,381 0,399 0,417 0,435 0,453 300 0,472 0,490 0,509 0,528 0,547 0,566 0,585 0,604 0,623 0,643 400 0,663 0,682 0,702 0,722 0.742 0,762 0,782 0,803 0,823 0.844 500 0,865 0,886 0,907 0,928 0.949 0,970 0,992 1,013 1,035 1,057 600 1,079 1,101 1,123 1,145 1,167 1,190 1,212 1,235 1,258 1,281 700 1,304 1,327 1,350 1,374 1,397 1,421 1,445 1,469 1,493 1,517 800 1,541 — — — — — — — — —

Продолжение таблицы в

Плотность, кг/м3 Темпе ратура,°С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 4519,8 4517,9 4515,9 4514,0 4512,0 4510.1 4508.2 4506,3 100 4504.4 4502,6 4500,7 4498,8 4497.0 4495,2 4493,4 4491,6 4489,8 4488,0 200 4486,3 4484,5 4482,8 4481,1 4479.4 4477.7 4476,0 4474,3 4472.7 4471,0 300 4469.4 4467.8 4466,1 4464.5 4463.0 4461,4 4459,8 4458,3 4456,7 4455.2 400 4453.7 4452,2 4450,7 4449.3 4447.8 4446,4 4444,9 4443,5 4442.1 4440.7 500 4439,3 4437,9 4436,6 4435.2 4433.9 4432,6 4431.2 4429.9 4428.7 4427,4 600 4426.1 4424,9 4423,6 4422,4 4421.2 4420,0 4418.8 4417.6 4416.5 4415.3 700 4414,2 4413,0 4411.9 4410.8 4409.7 4408,7 4407,6 4406,6 4405,5 4404.5 800 4403,5 — — — — — — — — —

Модуль Юнга. ГПа
Температура, •с	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
0	—	—	99,5	99.1	98.7	98,2	97.8	97.4	97.0	96.6
100	96,3	95.9	95.5	95.1	94.7	94.3	93.9	93.5	93.2	92.8
200	92,4	92.0	91.7	91.3	90,9	90,6	90.2	89,8	89.5	89.1
300	88.8	88,4	88.1	87.7	87.4	87,0	86.7	86.3	86.0	85.7
400	85,3	85,0	84.7	84,3	84.0	83,7	83.3	83.0	82.7	82.4
500	82.1	81.8	81.5	81.1	80,8	80,5	80.2	79.9	79.6	79.3
600	79,0	78.7	78,4	78.2	77.9	77.6	77,3	77.0	76.7	76.5
700	76.2	75.9	75.6	75.4	75.1	74.8	74.6	74.3	74.1	73.8
800	73.5	—	—	—	—	—	—	—	—	—

Таблица 9 — Сплав ВТ23 Стандартные справочные данные о скорости звука, относительном температурном расширении, плотности и модуле Юнга Упрочнение путем закалки с последующим старением

Скорость звука, м/с Температура. •с 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 4802,6 4789,1 4775,6 4762,1 4748,7 4735,3 4722,0 4708,8 100 4695,5 4682,4 4669,3 4656,2 4643,2 4630,3 4617,4 4604,6 4591,8 4579,0 200 4566,3 4553,7 4541.1 4528,6 4516,1 4503,7 4491,3 4479,0 4466,7 4454,5 300 4442,3 4430,2 4418.2 4406,2 4394,2 4382,3 4370,4 4358,6 4346,9 4335,2 400 4323.5 4312,0 4300,4 4288,9 4277.5 4266,1 4254,8 4243.5 4232,2 4221,1 500 4209.9 4198,9 4187.8 4176.9 4166,0 4155,1 4144,3 4133,5 4122,8 4112.2 600 4101,5 4091,0 4080.5 4070,0 4059,6 4049,3 4039,0 4028,8 4018,6 4008,4 700 3998.3 3988,3 3978.3 3968,4 3958,5 3948,7 3938,9 3929,2 3919,5 3909,9 800 3900,3 — — — — — — — — —

Продолжение таблицы 9

Относительное температурное расширение. % Температура.^ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 0.000 0.015 0.031 0.047 0,062 0,079 0,095 0.111 100 0.128 0,144 0.161 0.178 0.195 0.212 0,230 0,247 0,265 0.283 200 0.301 0.319 0.338 0.356 0.375 0.394 0,413 0,432 0,452 0.471 300 0.491 0.511 0.531 0.551 0.571 0.591 0,612 0,633 0,654 0.675 400 0.696 0.717 0.739 0.761 0.783 0.805 0,827 0,849 0,872 0.894 500 0.917 0.940 0.963 0.987 1.010 1.034 1,057 1,081 1.105 1.130 600 1,154 1.179 1.203 1.228 1.253 1.278 1,304 1,329 1.355 1.381 700 1.407 1.433 1.459 1.486 1.512 1.539 1,566 1,593 1.620 1.648 800 1,675 — — — — — — — — —

Продолжение таблицы 9

Плотность, кг/м3 Температура.°С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 4520,0 4518,0 4516,0 4514.1 4512.1 4510,2 4508,2 4506.3 100 4504.4 4502,6 4500,7 4498.9 4497.1 4495.3 4493.5 4491.7 4489.9 4488,2 200 4486,5 4484.8 4483,1 4481.5 4479.8 4478.2 4476.6 4474.9 4473.4 4471.8 300 4470.2 4468,7 4467,2 4465,7 4464.2 4462.8 4461.3 4459.9 4458.5 4457.1 400 4455.7 4454.3 4453,0 4451.7 4450.4 4449.1 4447.8 4446.5 4445.3 4444.1 500 4442.8 4441,7 4440.5 4439.3 4438.2 4437.1 4436.0 4434.9 4433,8 4432.7 600 4431,7 4430,7 4429,7 4428,7 4427.7 4426.8 4425.8 4424.9 4424.0 4423.1 700 4422.2 4421,4 4420,6 4419.7 4418.9 4418.1 4417,4 4416.6 4415.9 4415.2 800 4414.5 — — — — — — — — —

Окончание таблицы 9

Модуль Юнга. ГПа Температура ,°С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 104.0 103.4 102.8 102.1 101,5 100.9 100,3 99.7 100 99,1 98,5 97,9 97.4 96,8 96.2 95,6 95,1 94,5 93.9 200 93,3 92,8 92,2 91.7 91.1 90.6 90,0 89,5 89.0 88.4 300 87,9 87,4 86,8 86.3 85,8 85,3 84,8 84,3 83,7 83,2 400 82.7 82,2 81,8 81,3 80,8 80,3 79,8 79.3 78,9 78.4 500 77.9 77,5 77,0 76,5 76,1 75,6 75,2 74.7 74.3 73,9 600 73,4 73,0 72,6 72.1 71.7 71.3 70,9 70,5 70,0 69.6 700 69,2 68,8 68,4 68,0 67,7 67.3 66,9 66,5 66,1 65.7 800 65,4 — — — — — — — — —

Приложение А (справочное)

Результаты экспериментальных исследований и рассчитанных на их основе свойств титановых сплавов

В таблицах А.1—А 3 приведен ряд экспериментальных исследований и рассчитанных на их основе свойств титановых сплавов Температурный диапазон проведенных исследований связан с происходящим в сплаве ВТ1-00 полиморфным превращением и началом отжига закаленных образцов сплава ВТ23

Таблица А1 — Экспериментальные исследования (с, \L/Lq) и рассчитанные на их основе (р, Е) свойства сплава ВТ 1-00

Температура. *С	Скорость ультразвука с. М'С	Относительное температурное расширение ЛULq. %	Плотность р. кг/м3	Модуль Юнга Е. та
20	4535.7	0.00	4505,0	92,7
50	4475.4	0.03	4501.2	90,1
100	4401.4	0.06	4495.3	87.1
150	4312.0	0.10	4489.4	83.5
200	4226.3	0.15	4483.2	80,1
250	4160.7	0.20	4477.0	77.5
300	4113,3	0,25	4470.5	75.6
350	4036.0	0.31	4463,7	72.7
400	3946,3	0.37	4455.9	69,4
450	3872.2	0.43	4448.9	66.7
500	3805,7	0.49	4441.7	64,3
550	3724.2	0.55	4434.4	61.5
600	3643.9	0.61	4426.9	58,7
650	3563,6	0.71	4419.2	56,0
700	3478.2	0.78	4411.3	53,2
750	3386.7	0.85	4403.3	50.4
800	3304.0	0.90	4395.4	47.9

Таблица А 2 — Экспериментальные исследования (с. МЛ^) и рассчитанные на их основа (р. Е) свойства сллааса ВТ 5 и ВТ20

«ы ь w--'n®‘n®'‘''"‘n,,0®n®r,‘n0K,n °§§88SaS8bS88!:SC'RSS88 Г п Г лввла»-ло©**лллло«лкс»т тштшштш I || 888 2 885SSSX32b2£Ss;832 О О О О О О О О О О О О О О О О О О О - г-’ ь г «# 5 * if о о л «о л ® м к м ^ л Ч ® N к о о» в л о» о О СО |чГ О n rj CD N V К 9 О СО К N rsT В К Ч 1МШШ$8Ш;зх№ ь |w Т • а: 2 <*» <ч о н* см о ^ о «о гч со о § 8 5 S § 8 § 8 8 8 8' 8 8' 8 - г С? 8 8 S £ |t сч N о N « *- о л л л л к л о» л а» л г- «о ч л ч n а» © <ч ц> n сч Ы л V ч л и> n г-* с* ® 6 »•* *•' f5s|55ss55«5||SSss|5§ 1- 5l8tai»o ill 88SSSS«;5S8S!?55882SRS о о о о о о о о о о о о о о о о — — — — *•' t* и if •*, 9 9 Ч, О О « К СЧ о л в Ч W СЧ Л П »Л 9 «0 Г» ^я1|55жг^㧧1йй£°8а|^ ллллйчччччччччччччлйл ► [у

Таблица АЗ — Эгсперимеитальиы* исследования (с. \LZLq) и рассчитанные на их основе (р, £)

« ' и 7 UJ § 8 8 5 5 S 5 ® 8 5 S - S' £ £ S S «к h 1 й О О N о *-в СО О О со а» О N С4 о о» п со О •* о а» л о а> к я со л я 2»lsS5f3j5ll5l53S 1 1 * Г 88tS8S?88g88828?S О О О О О О О О ОО О О**'-'-*-- L V Г J а 41 |! oort-OKeeNKonoKtecj бшштвшш ! « ! » U 1г ТлвввООКГчО^Л^ООСС 3888 S 8 8 8 8 8 S' S С S 8 Ь 8 <£ 1 ь о «> * о н- о» л см ч *л СО *> со « сч ч «л ё к || f | ^ ^ 1 у Б 21 § § 1 { £ * [|f 8S5?SS?5££!S5S2?;88S О О О OO'OOOOOOrrrrr^ » » к 5 It O^ONIftOWtVNenOfC**NC< У 1 а 1 8822ШШШ1Ш

Библиография

[1]    Физическая энциклопедия — М Научное издательство «Большая Российская энциклопедия». 1994 — Т.4. — 706 с.

[2]    Колесников А Е Ультразвуковые измерения —М Издательство стандартов, 1970 —238 с

[3]    Глазунов С.Г. Моисеев В Н Конструкционные титановые сплавы — М Металлургия, 1974 — 368 с

[4]    Колачев Б А . Ливанов В А , Бухановз А А Механические свойства титана и его сплавов — М Металлургия, 1974 — 554 с.

[5]    Попова Л Е.. Попов А А Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета-раствора в сплавах титана Справочник термиста — М Металлургия. 1991. — 503 с

[6]    Gobran N.K , Youssef Н New Method for the Measurement of Ultrasonic Attenuation in Solids at High Tempera-tures^he journal of the Acoustical Society of America —1966 — V39 — No 6 — p 1120—1124

[7]    Покрасин M A . Рощупкин В В , Семашко Н А . Чернов А И Способ определения скорости звука Авторское свидетельство № 1211611//Бюллетень изобретений. — 1986. — №6. —С. 188

[8]    Новикова С И Тепловое расширение твердых тел. — М : Наука, 1974 —294 с.

[9]    ГСССД МЭ 216—2014 Методика экспериментального определения скорости и коэффициента затухания ультразвука в твердых телах в диапазоне температур (20 ... 1000) °С на проволочных образцах с акустической меткой М ФГУП «Стандартинформ». 2014 —23 с

УДК 534.2:006.354    ОКС    17.020

Ключевые слова: стандартные справочные данные, вещества, материалы, свойства, неопределенность

БЗ 11—2019/65

Редактор И А Аргунова Технический редактор И Е Черепкова Корректор И А Королева Компьютерная верстка А Н Золотаревой

Сдано в набор 11.11 2019 Подписано в печать 10.12.2019    Формат 60 • 84’/₈    Гарнитура Ариал

Уел печ л. 2.32. Уч.-издл. 1.90 Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

Создано в единичном исполнении во ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ» для комплектования Федерального информационного фонда стандартов. 117418 Москва. Нахимовский пр-т, д. 31. к. 2 wvvwgostinfo ru info@gos1info ru

Содержание

1    Область применения.................................................................1

2    Нормативные ссылки.................................................................1

3    Общие положения...................................................................2

4    Стандартные справочные данные о скорости звука, относительного температурного расширения,

плотности и модуля Юнга    титановых сплавов............................................5

Приложение А (справочное) Результаты экспериментальных исследований и рассчитанных

на их основе    свойств титановых сплавов.....................................13

Библиография........................................................................16

ОКС 17.020

Поправка к ГОСТ Р 8.982-2019 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Титановые сплавы марки ВТ. Скорость звука, относительное температурное расширение, плотность и модуль Юнга в диапазоне температур от 20 °С до 800 °С

В каком месте	Напечатано	Должно быть
Раздел 2; раздел 3 (стр. 5,	ГОСТ Р 34100.3	ГОСТ 34100.3
четвертый абзац)	(ИУС№9 2020 г.)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Титановые сплавы марки ВТ. Скорость звука, относительное температурное расширение, плотность и модуль Юнга в диапазоне температур от 20 °С до 800 °С

State system for ensuring the uniformity of measurements Standard reference data Titanium alloys of VT brend Speed of sound, relative temperature expansion, density and Young's modulus in the temperature range

from 20 ^eC to 800 °C

Дата введения — 2020—03—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на стандартные справочные данные (ССД) о скорости звука, относительного температурного расширения, плотности и модуля Юнга в диапазоне температур от 20 °С до 800 °С

Широкое применение титана и его сплавов в современной технике требует глубокого и всестороннего изучения их теплофизических и физико-механических свойств в широком диапазоне температур. При высоких температурах в сплавах на основе титана наблюдается ряд аномалий в поведении физических свойств, особенно в области полиморфного превращения. В частности, помимо существенных структурных изменений, влияющих на прочностные свойства вблизи этого превращения у титановых сплавов (особенно у нано-структурированных) проявляется склонность к сверхпластическому деформированию. которая широко используется в современной технологии. К числу физических свойств, несущих обширную информацию о структурных и физико-механических свойствах металлов и сплавов, относятся дилатометрические и акустические свойства, в частности скорость распространения ультразвука. которые позволяют рассчитать значения модуля Юнга этих материалов.

Современные ультразвуковые методы обладают большой универсальностью. С их помощью можно исследовать не только упругие свойства материалов (1). но и электронную структуру металлов и сплавов, сверхпроводимость, фазовые переходы первого и второго рода, структуру и свойства различных дефектов (2).

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ Р 34100.3 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты*, который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия) Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана

Издание официальное

датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение. в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку

3 Общие положения

Основой для составления таблиц явились результаты экспериментальных исследований акустических. дилатометрических свойств и рассчитанных на их основе плотности и модуля Юнга титановых сплавов ВТ1-00. ВТ5. ВТ20. ВТ23 в диапазоне температур от 20 °С до 800 °С. приведенные в таблицах А.1—А.З приложения А.

Сплав ВТ1-00 относится к группе малопрочных высокопластичных сплавов, представляет собой нелегированный титан с суммарным содержанием примесей £ 0.3 масс. %, и по типу структуры является однофазным (содержит лишь a-фазу). Дополнительный химический анализ показал, что суммарное содержание примесей в исследуемом сплаве составляет 0,23 масс. %.

Сплавы ВТ5 и ВТ20 относятся к группе среднепрочных сплавов. ВТ23 — к группе высокопрочных сплавов.

Сплав ВТ5 по типу структуры — типичный однофазный сплав, является единственным двойным титановым сплавом, основанным на системе Ti-AI. Фактическое содержание алюминия в данном сплаве составляет 5.4 масс. %. Двойные сплавы (3]. содержащие до 6 % алюминия, образуют твердые растворы с а-титаном вплоть до -930 X.

Сплав ВТ20 по типу структуры является псевдо-а-сплавом. поскольку помимо a-фазы содержит небольшое количество (*-фазы. Подобные сплавы ведут себя как сплавы со структурой а и не поддаются термической термообработке (3).

Сплав ВТ23 по типу структуры является а +р-титановым сплавом мартенситного типа (3). Подобные сплавы содержат значительное количество (^-стабилизирующих элементов, могут подвергаться эффективной упрочняющей термической обработке и применяются в отожженном и термически упрочненном состояниях [3]. [4).

Для сплавов ВТ5. ВТ20 и ВТ23 фактическое содержание легирующих элементов в процентах по массе представлено в таблицах 1—3.

Таблица 1— Фактическое содержание легирующих добавок в сплаве ВТ5

AI Мп Fe Сг Со 5.4 0,017 0.05 0,015 0.11

Таблица 2 — Фактическое содержание легирующих добавок в сплаве ВТ20

Образцы, за исключением сплава ВТ23. отжигались из исходного состояния согласно стандартным технологическим регламентам (5]:

ВТ1-00 — при 700 °С в течение 2 ч;

ВТ5 — при 830 °С в течение 2 ч;

ВТ20 — при 860 °С в течение 2 ч.

Образцы ВТ23 подвергались термическому упрочнению по двум вариантам технологии:

-    закалка из (*-фазы (от 1000 °С) в масло с последующим отжигом при 800 °С в течение 2 ч;

-    закалка из ^фазы (от 1000 °С) в масло с последующим старением (изотермической выдержкой) при 500 °С в течение 5 ч.

Экспериментальная установка для исследования акустических свойств веществ в широком диапазоне температур как в вакууме, так и в различных газовых средах состоит из измерительной ячейки. вакуумного поста, программатора HRC-500. позволяющего проводить нагрев образца по заданной программе в широком диапазоне скоростей нагрева, а также поддерживать температуру на заданном уровне с высокой точностью.

Рисунок 1 — Принципиальная схема измерительной ячейки

Измерительная ячейка (рисунок 1) создана на базе безинерционной инфракрасной отражательной печи 5 фирмы ULVAC, внутри которой находится изготовленная из кварцевой трубки вакуумная камера 4. Образец 3 в виде проволоки длиной L = 350 мм. диаметром D = 2 мм (отдельно представлен на рисунке 2) имеет плоскопараллельные торцы. На расстоянии / = 55—75 мм от нижнего торца образца сделана кольцевая проточка шириной 0.4 мм на глубину 0.1—0,2 мм. представляющая собой акустическую метку. Участок образца от нижнего торца до акустической метки является измерительным участком б (на рисунке 1 выделен жирной линией). Геометрические размеры измерительного участка и проточки определялись с помощью оптического катетометра КМ-6. Остальная часть образца играет роль акустического волновода Образец 3 крепится и уплотняется в герметическом вводе 2 вакуумной камеры На верхнем торце образца крепится пьезопреобразователь 1 оригинальной конструкции, осуществляющий как возбуждение акустических волн в образце, так и прием отраженных акустических волн. Акустический контакт между образцом и преобразователем достигается путем склейки с применением салола (фенилсалицилата) или другим акустически прозрачным и легко плавящимся материалом. Как видно из рисунка 1. рабочая часть образца находится в зоне равномерного нагрева с заданной температурой, а верхняя часть с пьезопреобразователем — в холодной зоне, что обеспечивает нормальную работу пьезопреобразователя и склейки.

Методика измерений на проволочных образцах дает возможность получить равномерное температурное поле как по сечению образца, так и вдоль всего измерительного участка, избежать нежелательных интерференционных эффектов, упростить способ возбуждения акустических волн. Измерение скорости и коэффициента затухания ультразвуковых волн проводится на описываемой установке импульсным методом, поскольку в данном случае этот метод позволяет получать наиболее точные и надежные результаты.

Основы методики исследования температурной зависимости скорости и коэффициента затухания ультразвука на проволочных образцах были предложены в работе (6). С целью увеличения точности экспериментальных данных авторы применили новую [7] методику измерения по пикам импульсов несущей частоты. Суть методики заключается в том. что видеоимпульс, возбуждающий в образце акустические колебания, заполняется радиоимпульсами несущей частоты (рисунок 3). Эхо-сигнал, приходящий вместе с прямым импульсом на регистрирующую часть схемы, подобен прямому импульсу. При этом оба импульса не подвергаются детектированию, а для их усиления используется широкополосный усилитель, сохраняющий высокочастотную составляющую сигнала. Выбор длительности видеоимпульса связан с периодом колебаний несущего сигнала. Это позволяет визуально различать заполняющие импульсы несущей частоты внутри пакета импульсов на экране осциллографа Временные интервалы и амплитуды сигналов измеряются так, как показано на рисунке 3.

Скорость ультразвука определяется по известной длине измерительного участка образца и времени прохождения импульса между проточкой и нижним торцом образца: с = 2 И т, где / — длина измерительного участка: т — время прохождения ультразвукового импульса.

Определение коэффициента затухания сводится к измерению амплитуд серии импульсов, отраженных от акустической метки и торца образца. Значения коэффициента затухания ультразвука позволяют рассчитать коэффициент внутреннего трения 6 в исследованном материале

Представленная методика предъявляет жесткие требования к генерации несущего сигнала и геометрической форме образца. Генератор радиоимпульсов должен обеспечивать качественное заполнение видеоимпульса, особенно вблизи заднего и переднего его фронтов. В противном случае невозможно идентифицировать пики внутри пакета импульсов прямого и отраженного сигналов.

Качество изготовления образца должно быть таково, чтобы свести к минимуму посторонние шумы и искажение эхо-сигнала. Это достигается строгой параллельностью торцов и проточки, перпендикулярностью их к оси образца, качеством обработки поверхностей. Внешняя поверхность образца не должна иметь больших забоин и царапин. Не менее важно использование демпфирования пьезопреобразователя для подавления посторонних шумов.

Исследования длины измерительного участка проводились на высокоскоростном кварцевом термическом дилатометре DL-1500 RH фирмы Sinko-Rico с инфракрасной печью. Применение инфракрасной печи обеспечивало как высокие, так и низкие скорости нагрева и охлаждения. Чувствительность дилатометра составляла 0.1 мкм, а автоматизированная система сбора и обработки информации в

реальном масштабе времени позволяла представить результаты измерений в виде температурной и временной зависимости удлинения образца. Длина и диаметр образца составляли соответственно 15 и 5 мм при комнатной температуре и измерялись электронным микрометром типа МКЦ-25 с точностью 0.001 мм.

Опытные данные об относительном температурном расширении позволяют рассчитать значения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) дифференцированием кривой AL/Lq = /(7) [8]. Однако в работе использовались именно полученные значения относительного температурного расширение, так как использование ТКЛР приводило к увеличению погрешности при расчете акустических свойств, в расчетные формулы которых входит непосредственно длина образца. Результаты измерений относительного температурного расширения позволили рассчитать значения плотности р исследованного материала р = р₀(1 + AL/Ц)^-3. где р₀ — плотность при комнатной температуре, с точностью 0.4 %. Плотность при комнатной температуре с высокой точностью определялась методом гидростатического взвешивания в дистиллированной воде р₀ = [m₁/(m₁ - m₂))p₂, где Щ, m₂ — масса образца в воздухе и воде, соответственно, pj — плотность воды, с точностью 0.01 %.

Опытные данные о скорости звука и плотности позволили рассчитать по известному соотношению модуль Юнга £ = рс². где р — плотность, с — скорость звука.

Использованный акустический метод исследования свойств материалов аттестован в категории методики ГСССД [9].

Весь массив опытных и рассчитанных на их основе данных был обработан методом наименьших квадратов для получения аппроксимирующих уравнений в виде Y = А * В( + Ct² +    ,    где    Y    — свой

ство. t — температура. *С. Коэффициенты аппроксимирующих уравнений представлены в таблице 4. Среднеквадратическое отклонение (неопределенность типа А) данных от аппроксимирующего уравнения составило для скорости звука 0.4 %, для относительного температурного расширения 0.2 %, для плотности 0.4 %, для модуля Юнга 1,2 % (см. ГОСТ Р 34100.3).

Таблица 4 — Коэффициенты аппроксимирующих уравнений

Сплав Свойство А В С с. м/с 4557.9 -1.5 — ВТ 1-00 al/l0, % р. кг/м3 Е.ГПа -0.024 4511,4 0,0012 -0.14 — 92,1 -0.06 — с, м/с 5323,0 —1.531 — ВТ 5 AL/Lq, % -0,028 0,0014 — р. кг/м3 4409,8 -0.18 — Е. ГПа 122.4 -0,06 — с, м/с 5045.4 -1.3 — ВТ20 лиц, % р, кг/м3 -0.022 4409,4 0,0011 -0,14 — Е, ГПа 110.6 -0,05 — упрочнение путем с. м/с 4737.3 -1.08 1.4 * 10-4 закалки AL/U % -0,0302 0,0015 5,8 * 10-7 с последующим 4523,8 -0.2 6.2* 10-6 ВТ23 отжигом Е, ГПа 100.3 -0,04 1.0 * 10-® упрочнение путем с. м/с 4829,9 -1.4 2.6 * 10-4 закалки AUU % -0,0303 0,0015 7.9 * 10-7 с последующим р. кг/м3 Е.ГПа 4524,1 -0.21 8,5* 10-® старением 105.2 -0,06 1.6 * 10-6

4 Стандартные справочные данные о скорости звука, относительного температурного расширения, плотности и модуля Юнга титановых сплавов

Рассчитанные на основе аппроксимирующих уравнений таблицы стандартных справочных данных о скорости звука, относительного температурного расширения, плотности и модуля Юнга титановых сплавов в диапазоне температур от 20 °С до 800 °С приведены в таблицах 5—9.

Таблица 5 — Сплав ВТ 1-00 Стандартные справочные данные о скорости звука, относительном температурном расширении, плотности и модуле Юнга

Скорость звука, мс Температура. *С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — 4527.0 4511,6 4496.2 4480.8 4465.4 4450.0 4434.6 4419.2 100 4403.8 4388,4 4372.9 4357.5 4342.1 4326.7 4311.3 4295.9 4280.5 4265.1 200 4249.7 4234,2 4218,8 4203.4 4188.0 4172.6 4157.2 4141,8 4126,4 4111.0 300 4095.6 4080,2 4064.7 4049,3 4033,9 4018.5 4003.1 3987.7 3972.3 3956,9 400 3941.5 3926.0 3910.6 3895.2 3879,8 3864.4 3849.0 3833,6 3818.2 3802,8 500 3787.4 3771.9 3756.5 3741.1 3725.7 3710.3 3694.9 3679.5 3664,1 3648,7 600 3633.3 3617,8 3602.4 3587.0 3571.6 3556.2 3540.8 3525,4 3510.0 3494.6 700 3479.2 3463.7 3448.3 3432.9 3417.5 3402.1 3386.7 3371,3 3355.9 3340,5 800 3325,1 — — — — — — — — —

Продолжение таблицы 5

Относительное температурное расширение. % Температура. °С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 0.000 0,012 0,024 0,036 0,048 0,060 0.072 0,084 100 0,096 0,108 0,120 0,132 0,144 0.156 0,168 0,180 0.192 0,204 200 0,216 0,228 0,240 0.252 0,264 0.276 0,288 0,300 0.312 0,324 300 0,336 0,348 0,360 0,372 0,384 0.396 0,408 0,420 0.432 0,444 400 0,456 0.468 0.480 0,492 0,504 0.516 0,528 0,540 0.552 0,564 500 0,576 0,588 0,600 0,612 0,624 0,636 0,648 0,660 0.672 0,684 600 0,696 0,708 0,720 0.732 0,744 0.756 0,768 0,780 0,792 0,804 700 0,816 0,828 0,840 0.852 0,864 0,876 0,888 0,900 0.912 0,924 800 0,936 — — — — — — — — —

Продолжение таблицы 5

Плотность, КГ/'М^ Температура. *С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 — — 4508.5 4507,1 4505.7 4504,3 4502.8 4501,4 4500,0 4498,6 100 4497.2 4495,7 4494.3 4492.9 4491.5 4490.0 4488.6 4487,2 4485,8 4484,3 200 4482,9 4481,5 4480.1 4478,7 4477,2 4475,8 4474.4 4473,0 4471,5 4470,1 300 4468,7 4467,3 4465.8 4464,4 4463,0 4461,6 4460.1 4458.7 4457,3 4455,9 400 4454.5 4453,0 4451.6 4450.2 4448,8 4447,3 4445.9 4444,5 4443.1 4441,7 500 4440.2 4438,8 4437,4 4436,0 4434,5 4433,1 4431.7 4430,3 4428,9 4427,4 600 4426,0 4424,6 4423.2 4421,7 4420,3 4418,9 4417.5 4416,0 4414,6 4413.2 700 4411,8 4410,4 4408.9 4407.5 4406,1 4404.7 4403.2 4401,8 4400.4 4399,0 800 4397,5 — — — — — — — — —