Свойства титана и его сплавов

Развитие ряда отраслей промышленности по­требовало применения новых конструкционных материа­лов, среди которых титан занимает первое место.

14 Думок С. И.

Главное преимущество титана и его сплавов по сравне­нию с широко известными конструкционными материа­лами (такими как алюминиевые и магниевые сплавы, кислотостойкие и жаростойкие аустенитные стали и дру­гие) состоит в том, что при малой плотности (4,5 г/см3) они обладают высокими механическими свойствами при нормальных и высоких температурах и большой корро­зионной стойкостью во многих средах.

Физические свойства и высокая температура плавления титана (1660 °С) требуют при сварке концентрированного источника теплоты, но более низкий коэффициент тепло­проводности и более высокое электрическое сопротивле­ние создают условия, при которых для сварки титана требуется меньше электрической энергии, чем для сварки стали и особенно алюминия. Титан практически немагни­тен, поэтому при его сварке заметно уменьшается магнит­ное отдувание дуги.

Титан существует в двух аллотропических формах. При нормальной температуре он имеет гексагональную решетку (a-фаза). При температуре 882 °С титан претер­певает аллотропическое превращение, а при более высо­ких температурах — имеет решетку объемноцентрирован - ного куба (Р-фаза); a-фаза характеризуется мелкозерни­стой структурой и нечувствительна к скорости охлаждения после нагрева, {5-фаза — крупным зерном и высокой чув­ствительностью к скорости охлаждения. В зависимости от фазового состояния сплавы титана можно условно раз­делить на три группы: а, а - f - Р - и р-сплавы; при этом различные составляющие сплавов по-разному влияют на его структурное состояние и механические свойства (табл. 72). а-сплавы не упрочняются термической обра­боткой, но при большой скорости охлаждения в них про­исходят превращения мартенситного типа с образованием a-фазы, имеющей игольчатый вид. При этом размеры решетки изменяются незначительно, п эффект закалки практически не наблюдается. Все а-сплавы хорошо свари­ваются с получением достаточно пластичных сварных швов.

Сплавы с (а + Р)-структурой упрочняются термиче­ской обработкой, после чего принимают более высокую прочность при удовлетворительной пластичности.

Характерно, что все сплавы, приведенные в таблице, содержат то или иное количество алюминия. Это объяс­няется тем, что алюминий улучшает коррозионную стой-

кость и обрабатываемость сплавов титана, повышает их прочность без существенного снижения пластичности.

Хром, марганец и ванадий, являясь р-стабилизато - рами, сообщают титановым сплавам способность к терми­ческой обработке, повышая их прочность при нормальных и повышенных температурах.