Титан и сплавы на основе титана

 

Наряду с высокой прочностью, пластичностью при низкой плотности (почти в 2 раза ниже, чем у железа) титан обладает одним из исключительно важных свойств – он тугоплавкий. Его температура плавления почти в 3 раза выше, чем у алюминия и магния, и на 200°С выше, чем у железа.

Именно температурой плавления определяется поведение материала при нагреве. При температурах 600-700°С, когда алюминий и магний уже находятся в жидком состоянии, титан сохраняет свои свойства и работоспособность практически неизменными. А по коррозионной стойкости он превосходит нержавеющую сталь: морская вода за 400 лет растворяет слой титана толщиной в лист бумаги. Он стоек во многих агрессивных средах. Поэтому титан широко используется в химической промышленности, в авиационной, ракетной и космической технике, в судостроении и т.д. Из титановых сплавов делают обшивку фюзеляжа и крыльев сверхзвуковых самолетов, панели, лонжероны, крепеж и т.д. Он незаменим в двигателях для изготовления лопаток и дисков компрессора, деталей воздухозаборника и других элементов.

В соответствии с технологией изготовления титан металлургами поставляется в виде губчатого титана (титановая губка – ТГ). Маркируется губчатый титан буквами ТГ и через тире цифрой, обозначающей твердость по Бринеллю. Чем выше твердость, тем больше примесей имеет титан: ТГ-90, ТГ-100, ТГ-110, Тг-120, ТГ-130, ТГ-150.

Монолитный титан и его сплавы бывают деформируемыми и литейными. Согласно ГОСТ 19807-74 на титан и титановые сплавы, обрабатываемые давлением, выпускаются две марки чистого титана ВТ1-00 и ВТ1-0, которые различаются суммой примесей: 0,58% и 0,84% соответственно. Прочность чистого титана колеблется в пределах 300-380 МПа при высокой пластичности (d»20-30%).

Титановые сплавы выпускаются 14 марок, которые маркируются буквами ВТ, ОТ или ПТ и порядковой цифрой. Буквы В, О и П указывают на организацию-разработчика этих сплавов. Если после порядкового номера сплава стоит буква С или через тире ноль или единица, то это указывает, что сплав модернизирован, изменен по химическому составу. Состав титановых сплавов очень сложен, согласно ГОСТ оговаривается до 10 элементов. Но основными легирующими являются алюминий, молибден, ванадий. В меньших количествах вводятся хром, цирконий и марганец.

 

Таблица 13.1. Состав и свойства титана и титановых сплавов,

обрабатываемых давлением (ГОСТ 19807-74)

Марка сплава	Состав сплава, %	Механические свойства
АI	Мо	V	Мn	Сr	Zr	sВ, МПа	d, %
ВТ1-00	Основа титан, сумма примесей не более 0,5%		20-30
ВТ1-0	Основа титан, сумма примесей не более 0,84%		20-30
ОТ4-0	0,2-1,4	-	-	0,2-1,3	-	-		20-30
ОТ4-1	1,0-2,5	-	-	0,7-2,0	-	-		13-25
ОТ4	3,5-5,0	-	-	0,8-2.0	-	-		10-20
ВТ5	4,3-6,2	-	-	-	-	-		8-15
ВТ5-1	4,3-6,0	-	-	-	-	Sn 2,0-3,0		10-12
ВТ6С	5,3-6,8	-	3,5-5,0	-	-	-		8-10
ВТ3-1	5,5-7,0	2,0-3,0	-	-	0,8-2,3	-	-	-
ВТ9	5,8-7,0	2,8-3,8	-	-	-	0,8-2,0	-	-
ВТ14	3,5-6,3	2,5-3,8	0,9-1,9	-	-	-	1100-1200	4-6
ВТ16	1,8-3,8	4,5-6,5	4,0-5,5	-	-	-	-	-
ВТ20	5,5-7,5	0,5-2,0	0,8-1,8	-	-	1,5-2,5		8-12
ПТ-7М	1,8-2,5	-	-	-	-	2,0-3,0	-	-
ПТ-3В	3,5-5,0	-	1,2-2,5	-	-	-	-	-

 

Литейные титановые сплавы применяются для производства отливок. Состав этих сплавов аналогичен деформируемым сплавам, но прочность их ниже на 100-200 МПа, а пластичность колеблется в пределах 4-10%, что существенно ниже. Обозначаются литейные сплавы буквами ВТ ипорядковым номером, после которого ставится знак Л. Разработано 8 марок литейных титановых сплавов: ВТ1Л, ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ14Л, ВТ20Л, ВТ3-1Л, ВТ9Л, ВТ21Л.

Содержание отчета

1. Перечислить признаки, по которым классифицируются металлические материалы на группы.

2. Отразить в отчете основные группы материалов с указанием способа маркировки материалов и расшифровки марок. Привести 2-3 примера маркировки по каждой группе.

3. Получить у преподавателя тестовое задание с указанием марок. Указать, какие материалы перечислены в тесте, расшифровать все буквы и цифры в марках, а для сталей дополнительно определить, какая эта сталь по составу, назначению, качеству, степени раскисления.

 

Контрольные вопросы

1. Что такое сталь, чугун?

2. На какие группы делятся стали по составу и назначению?

3. Какие показатели характеризуют качество стали?

4. Что такое раскисление стали, какие элементы являются раскислителями?

5. Какие элементы обеспечивают хорошую обрабатываемость резанием?

6. Какие стали являются автоматными?

7. Маркировка шарикоподшипниковой и быстрорежущей стали.

8. Как отличаются по марке легированные конструкционные стали от легированных инструментальных?

9. Основная составляющая твердых сплавов, связка. Маркировка твердых сплавов.

10. Что такое магнитомягкие и магнитотвердые стали?

11. Что такое латунь и бронза? Их маркировка.

12. Как маркируются литейные и деформируемые алюминиевые сплавы?

13. Основные свойства титана, обозначение титановых сплавов.