Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Поэтому содержание каждой ю этих примесей ограничивают — не более 0,02-0,06 % (мас.). Аналогично, но в меньшей степени, на свойства влияют железо и кремний. Особо вредная примесь в титане и его однофазных а-сплавах — водород. При наличии водорода по границам зерен выделяются тонкие хрупкие пластины гилридной фазы, вызывая значительную хрупкость (табл. 5.43). Водородная хрупкость наиболее опасна в сварных конструкциях в связи с наличием в них внутренних напряжений. Допустимое содержание водорода в техническом титане и его однофазных сплавах находится в пределах 0,008-0,012 % (мас.) (табл.
5.44). Таблица 5.43. Влияние ведередя на механические свойства технического титана и еге сплавов Я КС0 КСТ о, о~ Н,% (нас.) Ввд ТО ВТ1-0 Опкнг ОТ4-0 Отжиг 0,75 0,75 0,005 0,02 850 880 830 880 0,45 0,50 ВТ14 22 11 7,7 Закалка(880 С. 15 мнн) в воде+ старение 510 С, 16 ч 6,5 4,5 Закалка (700 С, 18 мнн) в воде+ старение 450 С, 24 я 0,075 0,074 ВТ22 Закалка (900 С, 18 мнн) в воде+ старение 450 С, 24 ч ВТ6 и титане и его сплавал 750 450 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 Спдариаиие примесей, 56 (мас.) Рпс. $,2. Влияние содержания нрнмс- ссй на механические свойства титана 287 0,005 0,01 0,02 0,05 0,005 0,01 0,015 0,05 0.005 0,01 0,015 0,02 0,05 0,005 0,02 0,05 0,005 0,01 0,015 0,02 0,05 Таблица 5.44. Депусттниее седе1икаине ведереда 345 320 355 350 1070 955 1060 1160 1350 1080 955 1060 1160 1360 265 268 290 293 990 950 1000 1080 !240 990 950 1000 1090 1240 51 54 48 44,5 1,50 1,80 1,60 1,30 1,55 1,78 2,03 0,53 0,07 0,16 0,18 О,ОЗ 0,03 0,07 0,16 0,18 0,035 0,03 1,90 1,57 1,53 0,85 1,88 0,27 0,29 0,05 0,33 0,35 О,ЗО 0,16 0,10 0,28 0,27 О,ЗО 0,16 0,10 Наиболее чистый иодидный титан получают методом термической диссоциации из четырехиодистого титана или методом зонной плавки.
Механические свойства иодидного и технического титана приведены в табл. 5.45, а отожженных полуфабрикатов нз технического титана — в табл. 5.46. Размеры полуфабрикатов из технического титана влияют на механические свойства, особенно на характеристики пластичности. Таблица 5.45. Мехяквчеекие сяействя техккчеекеге к ведкднеге твтяня 115) Таблица 5.4б.
Механические еяействя етяяскеиных келуфябрккятев кз техикчеекегя твтяия ВТ1-00 (чвслитель) и ВТ1-0 [знаменатель) 1Щ Ниже приведены значения а, и 5 для листов различной толщины из технического титана марок ВТ1-00 (числитель) и ВТ1-0 (знаменатель): 0,3-,04 0,5-1,8 2,0-6,0 6,5-10,0 300-450 300-450 300-450 300-450 Временное сопротивлением„ Мпя 400-500 400-500 400-500 400-500 25/25 30/30 25/25 20/20 Относительное удлинение б, % Модуль упругости титана почти в два раза меньше, чем у железа и никеля, что затрудняет изготовление жестких конструкций.
Несмотря на высокую температуру плавления, чистый титан не обладает жаропрочностью (рнс. 5.3). Он склонен к ползучести даже при 20-25 С. Кислород, азот, а также пластическая деформация повышают сопротивление ползучести. Титан обладает высокими прочностью и удельной прочностью в условиях глубокого холода (табл. 5.47). Пластическая деформация значительно повышает прочность титана (рис. 5.4).
Для снятия наклепа проводят рекристаллизационный отжиг. Температура рекристаллизации титана понижается с 600 до 500 С при увеличении степени предшествующей деформации с 10 до 60 %, после чего не меняется. Наилучшее сочетание механических свойств титан имеет после отжига при 650-750 С. ое,з1 о'вчем о'ьчеее> МПа Табеияа 5.47. Механические свойства техниче- ского титана марии ВТ1-66 ири низких и высоки*температурах РЯ 200 400 8, 'С Рис. ВЗ. Изменения пределов теку- чести н ползучестн технического ти- тана в зависимости от температуры испытания оед, о,, МПа НУ0,1 240 180 40 120 20 О 0 20 40 бО е,% 0 20 40 60 е,% о 6 Рис. 5.4.
Влияние холодной пластической деформации на меха- нические свойства нодндного (а) н технического (6) титана При повышении температуры титан активно о поглощает газы: водород — начиная с 50-70 С, кислород — с 400-500 С и азот, СО и СОз— о с 600 — 700 С. Высокая химическая активность расплавленного титана вызывает необходимосп применения прн плавке и дуговой сварке вакуума или атмосферы инертных газов.
Вместе с тем благодаря способности к газопоглощению титан нашел применение в радио- н злектронной промышленности в качестве геттерного материала. Технический титан хорошо обрабатывается давлением при 20-25 С н повышенных температурах. Из него изготовляют все виды прессованного и катаного полуфабриката (листы, трубы, проволоку, поковки и др.). Ковку проводят нри 1000-750 С, горячую ЛЗ Т! ЛЭ ЛЗ Т! Рве. 5.5.
Диаграммы состояния Т! — легнрующнй элемент (ЛЗ): и — Т! — а-стабнлнзаторы; б — Т! — аморфные !3-сзабнлнзаторы; е — Т! — эатеатонлообразующне р-стабнлнзаторы; г- т! — нейтральные элементы о прокатку — на 100 С ниже температуры ковки. Горячей прокаткой получают листы толщиной более 6 мм, листы меньшей толщины изготовляют холодной прокаткой илн с нагревом до 650-700 С. Температура прессования составляет 950 — ! 000 С.
Титан хорошо сваривается аргонодуговой и всеми видами контактной сварки. Сварной шов обладает хорошим сочетанием прочности н пластичности. Прочность шва составляет 90 % от прочности основного металла. Титан плохо обрабатывается резанием, налипает на инструмент, что приводит к его быстрому износу. Для обработки титана требуется инструмент из быстрорежущей стали и твердых сплавов, малые скорости резания при большой подаче н глубине резания, интенсивное охлаждение.
Недостатком титана является также низкая антифрикционность. По влиянию на полиморфизм титана все легирующие элементы подразделяют на три группы: а-стабилизаторы, р-стабилизаторы и нейтральные элементы. Повышая температуру полиморфного превращения титана, а-стабилизаторы (А!, О, И) расширяют область твердых растворов на основе Тза (рис, 5.5, а), Практическое значение для легирования титана имеет только алюминий, так как остальные вызывают снижение пластичности и вязкости титановых сплавов. Алюминий уменьшает плотность н склонность к водородной хрупкости, повышает прочность (рнс. 5.6), жаропрочносп, модуль упругости титановых сплавов. Снижая температуру полиморфного превращения, р-стабилизаторы расширяют область твердых растворов на основе Т!р (рнс. 5.5, 6); с титаном они образуют диаграммы состояниа двух типов.
Изоморфные р-стабилизаторы (Мо, У, Та, Р!Ь), имеющие, как и Т!!ь кристаллическую р~!летку Оц~(' ~еогранн ®евно растворяются в !!! (см' р"с' 5'5' о)' Другие, например Сг, Мп, ге, М, %, Си, образуют с титаном диаграммы состояния с эвтектондным распадом р-фазы (рис. 5.5, в). В некоторых титановых сплавах, например с марганцем, хромом, железом, при охлаждении в неравновесных условиях эвтектоидного распада не происходит, а превращение идет по штриховой линии (см. рис.
5.5, в). Большинство р-стабилизаторов, особенно У, Мо, Мп, О; повышают прочность при 20-25 С (см. рнс. 5 6) и отрицательных температурах (рис. 5.7), а также жаропрочность и термическую стабильность титановых сплавов, несколько снижая нх пластичность. 8,% во 20 О 2 4 б В 10 О 2 4 б В 10 Легирующий эяемент, % (мас.) Рис. $.6. Влияние яегнрующих элементов на механические свойства титана при 20-25 С П21 Нейтральные элементы (Бп, Ег, Н1) мало влияют на температуру полиморфного превращения (рис. 5.5, г).
Наибольшее практическое значение имеют олово и цирконий. Олово упрочняет титановые сплавы без заметного снижения пластичности, повышает жаропрочность; цирконий увеличивает предел ползучести и длительную прочность. По технологии изготовления титановые сплавы подразделяют на деформируемые, литейные и порошковые, по механическим свойствам — на сплавы нормальной прочности, высокопрочные, жаропрочные, повышенной пластичности. По способности упрочняться с помощью термической обработки они делятся на упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой; по структуре в отожженном состоянии они классифицируются на а-, псевдо-а, а+ 13, псевдо-11 и р-сплавы.
п„МПа о„МПа 12 12 6,% 4 0 2 4 б 8 10 О 2 4 6 8 10 12 Легирующий элемент, % (мас.) И б Рис. 5.7. Влияние легирующих элементов на механические свойства титана при — ! 96 С (а) и -253 С (б) [131 о о" о о о" о" о о ЮЪ о о о„о„о о о о" о" о" о о 33„ о" о" ооооо о оо о оъ о о о ~ч! ~ч! ~~'~ ООООО Я о в Ю$ ЮЪ о" о ю чапа ! о о" о" о оо о" о ооооо ооооо еГ ! ! ! ! ! Ю о Ф4! Ф~ МЪ МЪ ю -"ч~ ю" ! ! ! ! ! Ф~ о„о о К К ю.~ о о в ю ч~ ~4Ъ Ф4Ъ ЧК ЮЪ ! ! ! ! ! а!! ю ч~ о еГс4 К к" о„ Ф'Ъ 00 о ! ! ! ! ! ! ! !!ю о Ф~~ ОО сь Ч$ Ф. ~б Ф~Ъ ЮЪ ! ! ! ! ! м ое ч~ оо МЪ ~Ю ФчЪ 'Ф о юп ! о о" о о о о" о 333333 о" о о о о о" а ю ч~ ч~ ~о а оооооо о" о о о" о" о" оооооо о о" о о" о о" ! ! ! ! ! во 44 Ф~3 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 69 ! ! ! ! ! ! ~оо е4 е4 ! ! ! ! ! ! о о о" о о юъ о " Р мГ ~ ." е4 ю" ! ! ! ! ! ! е!оюеефю о с~ ю с! о йьФ Дйр ~ч~ „~о" о ! Ю о о" о о ! ЮЪ ФГ$" Ы Ю ! о ! Р б !".
о ю'~ ! с4 ! ! ч~ 'Г!, оо 5.3.2. Деформируемые титановые сплавы Табющ~а 5.49. Физические евейетва титввевых а- и псевдо-а-силввев !!5, 20! ВТ5-1 ВТ20 3 7, тlм с,кДм/(кг С), при!, С: 20 гОО 300 400 4,4 4,46 4,65 4,45 0,502 0,544 0,565 0,586 0,628 0,670 0,586 0,628 0,670 07!2 0754 0,587 0,628 0,670 0,7!2 О,755 0,625 0,659 0,690 0,565 0,623 0,670 0,754 500 600 3.,Вт/(м С),при~, С: 20 100 200 300 400 500 600 р 10, Ом м, при г, 'С: 20 200 ЗОО 500 3,79 2,63 !0,47 ! 1,30 ! 2,56 14,24 15,49 2,51 2,63 10,38 12,14 ! 3,14 14,65 15,91 9,63 10,47 11,30 ! 2,14 ! 4,24 14,65 16,32 З,О 8,8 10,2 Ю,9 12,2 !3,8 15,1 9,3 Ю,5 11,9 !3,3 ЮВ 115 118 120 1,08 1,27 1,40 1,52 1,01 600 а 10, С,при~, С: В,О 8,0 9,! 9,6 9,7 9,8 20-100 100-200 200-300 300-400 400-500 500-600 3,3 8,9 9,5 10,4 10,6 10,8 3,3 9,3 9,7 10,0 Ю,З Ю,4 3,8 8,9 9,2 9,4 8,3 8,3 9,0 9,2 9,3 9,5 293 Химический состав деформируемых титановых сплавов приведен в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
