Промышленные титановые сплавы

Титановые сплавы по сравнению с техническим титаном имеют большую прочность, в том числе при высоких температурах, сохраняя при этом достаточно высокую пластичность и коррозионную стойкость.

В табл. 4 приведен химический состав основных промышленных титановых сплавов. За основу классификации приняты соотношение α- и β-фаз в структуре сплава и особенности структурных превращений, происходящих при его термической обработке.

На рис. 4 представлен характер структур титановых сплавов в отожженном и закаленном состояниях.

Рис. 4- Структура титановых сплавов в отожженном и закаленном состояниях: 1 - переходный класс; 2 мартенситный класс

Таблица 4 Классификация титановых сплавов

Сплавы с α-структурой характеризуются невысокой прочностью при комнатной температуре и не упрочняются при термообработке. Их недостатком является низкая технологическая пластичность, а достоинствами — хорошая свариваемость и высокие механические свойства при криогенных температурах.

Псевдо-α-сплавы, сохраняя достоинства α-сплавов, благодаря присутствию небольших количеств β-фазы (до 5 %) имеют более высокую технологическую пластичность и хорошо обрабатываются давлением.

Двухфазные (α+β)-сплавы характеризуются наилучшим сочетанием механических и технологических свойств. По структуре после закалки различают мартенситный и переходный классы (α+β)-сплавов. Сплавы мартенситного класса менее легированы и в равновесном состоянии содержат не более 25 %β-фазы. Увеличение количества β-фазы в сплавах переходного класса до 50 % обеспечивает самую высокую прочность как в отожженном, так и в закаленном состояниях.

Псевдо-β-сплавы после закалки имеют структуру метастабильной β'-фазы. В этом состоянии они обладают хорошей пластичностью и сравнительно низкой прочностью, благодаря чему хорошо обрабатываются давлением. После старения их прочность возрастает в полтора раза и составляет 1300-1800 МПа.

Однофазные расплавы характеризуются высокой коррозионной стойкостью. Сплав 4201 может заменить тантал, сплавы на никелевой основе типа хастеллой, а также благородные металлы - платину, золото. Однако сплавы со стабильной β-структурой сравнительно редко применяют из-за необходимости их легирования большим количеством изоморфных элементов (V, Mo, Nb), имеющих высокую стоимость, и из-за высокой плотности, понижающей удельную прочность изделий.

Механические свойства некоторых российских деформируемых титановых сплавов приведены в табл. 5.

Сплавы титана имеют хорошие литейные свойства — высокую жидкотекучесть и плотность отливок и малую склонность к образованию горячих трещин. Из-за склонности к поглощению газов их плавку и разливку ведут в вакууме или в среде нейтральных газов. Состав титановых сплавов для фасонного литья обычно соответствует составу деформируемых сплавов (ВТ5Л, ВТ14Л). Механические свойства литейных титановых сплавов ниже деформируемых.

Титановые сплавы склонны к повышенному налипанию на инструмент, что в сочетании с их низкой теплопроводностью затрудняет процесс механической обработки. При обработке резанием целесообразно применение инструмента с твердосплавными пластинами.

Таблица 5 Механические свойства российских титановых сплавов

При проведении сварки титановых сплавов во избежание появления Дефектов в швах, основными из которых являются поры и холодные трещины, необходимо тщательное удаление поверхностной оксидной пленки основного и присадочного материала. Из-за химической активности титана обязательна защита инертными газами сварочной ванны и остывающих участков от соприкосновения с воздушной атмосферой.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: