XIV. Титан и сплавы на его основе.

1. Каковы характерные физические и механические свойства титана и где он применяется?

Титан - металл серого цвета. Температура плавления титана (1668±5)0С.Титан имеет две аллотропические модификации: до 8820С существует a-титан (плотность 4,505 г/см3), который кристаллизуется в ГЦК- решетку с периодами a = 0,2951 нм и с = 0,4684 нм. (с/а = 1,587), а при более высоких температурах b - титан (при 9000С плотность 4,32 г/см3), имеющий ОЦК решетку, период которой a = 0,3282 нм. Технический титан изготавливают двух марок: ВТ1-00 (99,53 % Ti) и ВТ1-0 (99,46 % Ti).

Механические свойства технического титана ВТ1-00 и ВТ1-0

sB, МПа	d,%	y,%	КСU МДж/м^2	s-1, МПа	Е, МПа
300-550	20-25	60-80	£ 1,0-1,2	160-225	14 *10^4

На поверхности титана легко образуется стойкая оксидная пленка, повышающая сопротивление коррозии в морской воде, в некоторых кислотах и других агрессивных средах. Титан устойчив к кавитационной коррозии по напряжением
Технический титан обрабатывается давлением, сваривается дуговой сваркой в атмосфере защитных газов и контактной сваркой, но плохо обрабатывается резанием. Титан поставляется в виде листов, труб, прутиков, проволоки и других полуфабрикатов.

2. Какие легирующие элементы расширяют область α-фазы и какие – область β-фазы?

Такие элементы, как Al, N,O, повышают температуру полиморфного превращения a«b и расширяют область a - фазы; их называются a -стабилизаторам. Такие элементы, как Mo, V, Mn, Fe, Cr понижают температуру полиморфного превращения a«b и расширяют область b - фазы; их называют b - стабилизаторами.

3.В чем отличие α-сплавов от (α + β)-сплавов? Какие сплавы более часто применяют?

Достоинства α-сплавов — отличная свариваемость, высокий предел ползучести и отсутствие необходимости в термической обработке, а также отличные литейные свойства, что важно для фасонного литья. Малолегированные α-сплавы, а также относимый к этой группе технический титан, имеющие предел прочности менее 700 Мн/м ² (70 кгс/мм ² ), поддаются листовой штамповке вхолодную. Двухфазные α + β-сплавы — наиболее многочисленная группа промышленных Т. с. Эти сплавы отличаются более высокой технологической пластичностью, чем α-сплавы, и вместе с тем могут быть термически обработаны до очень высокой прочности (σ_b = 1500—1800 Мн/м ², или 150—180 кг/мм ²); они могут обладать высокой жаропрочностью. К недостаткам двухфазных сплавов следует отнести несколько худшую свариваемость по сравнению со сплавами предыдущей группы, так как в зоне термического влияния возможно появление хрупких участков и образование трещин, для предотвращения чего требуется специальная термическая обработка после сварки

Наилучшие сочетания свойств достигаются в (a+b) сплавах

4. Можно ли α-сплавы упрочнить термической обработкой? Какую термическую обработку проходят α-сплавы?

Титановые сплавы в зависимости от их состава и назначения можно подвергать отжигу, закалке, старению и химико-термической обработке. Чаще титановые сплавы подвергаются отжигу.
Отжиг a - сплавов при 800-850⁰С

Для обеспечения высокой конструктивной прочности следует применять
отжиг при температуре на 20-300С ниже температуры a+b ® b превращения.

Для снятия внутренних напряжений, возникающих при механической обработке a- и a+b применяют неполный отжиг при 550-650⁰С.

Они могут быть упрочнены закалкой и с последующим старением (отпуском).

5.Какие примеси наиболее опасны для титана и почему?

Азот, углерод, кислород и водород увеличивают твердость и прочность титана, но понижают пластичность, ухудшают свариваемость и снижают сопротивление коррозии.

6.Чем отличается мартенсит α' от мартенсита α’’ в титановых сплавах? Можно ли использовать для упрочнения титановых сплавов ω-фазу?

Мартенситная a¢ - фаза представляет собой перенасыщенный твердый раствор замещения легирующих элементов в a - титане с гексагональной решеткой.

При высокой концентрации легирующего элемента возникает мартенситная a² - фаза с ромбической решеткой и w - фаза с гексагональной структурой, появление которых уменьшает твердость и прочность закаленных сплавов и увеличивает их пластичность. Появление a²- фазы вызывает уменьшение твердости и прочности закаленных сплавов и увеличение их пластичности

w - фаза охрупчивает сплав.

Упрочняющую термическую обработку для крупных деталей из титановых сплавов применяют редко. Это объясняется малой прокаливаемостью титановых сплавов, низким значением вязкости разрушения (К_1с) и короблением деталей.

7.Как влияют легирующие элементы на точки М_н и М_к в титановых сплавах?

При охлаждении со скоростью выше критической (закалка) сплавов, нагретых до области b - фазы, протекает мартенситное превращение в интервале температур Мн-Мк

Менее легированые сплавы содержат меньше b - фазы, у более легированных она больше.

Хз как отвечать

8.Почему не рекомендуется нагревать для отжига и закалки сплавы до области β-фазы?

В b- области происходит сильный рост зерна, что сильно снижает пластичность. Вязкость разрушения К_1с возрастает при повышении температуры в области a+b при сохранении высокой пластичности.

9. Какую упрочняющую термическую обработку проходят (α + β)-титановые сплавы?

Титановые сплавы в зависимости от их состава и назначения можно подвергать отжигу, закалке, старению и химико-термической обработке. Чаще титановые сплавы подвергаются отжигу.
Отжиг сплавов a+b - при 750-800⁰С

Для обеспечения высокой конструктивной прочности следует применять
отжиг при температуре на 20-300С ниже температуры a+b ® b превращения

Для снятия внутренних напряжений, возникающих при механической обработке a- и a+b применяют неполный отжиг при 550-6500С. С увеличение b- стабилизаторов временное сопротивление и предел текучести отожженных сплавов возрастает.

Дата добавления: 2015-10-21