Это двухфазный сплав с хорошими комплексными свойствами, хорошей структурной стабильностью, хорошей вязкостью, пластичностью и деформацией при высоких температурах. Это может быть обработано под горячим давлением и усилено закалкой и старением. После термической обработки прочность увеличивается на 50%-100% по сравнению с состоянием отжига, и высокотемпературная прочность может работать в течение длительного времени при температуре 400 500, и ее термостойкость ниже, чем у альфа-титанового сплава.

Среди трех видов титановых сплавов наиболее часто используются альфа-титановый сплав и альфа + бета-титановый сплав; Альфа-титановый сплав имеет лучшую обрабатываемость, затем следуют альфа + бета-титановый сплав и бета-титановый сплав. Альфа-титановый сплав код TA, бета-титановый сплав код TB, альфа + бета-титановый сплав код TC.

Применение титанового сплава

Титановые сплавы можно разделить на жаропрочные сплавы, высокопрочные сплавы, коррозионно-стойкие сплавы (сплавы Ti-Mo, Ti-Pd и т. Д.), Низкотемпературные сплавы и специальные функциональные сплавы (материалы для хранения водорода Ti-Fe и память Ti-Ni сплавы). Состав и свойства типичных сплавов приведены в табл.

Различные фазовый состав и структура могут быть получены путем регулирования процесса термообработки. Обычно считается, что тонкая равноосная структура обладает лучшей пластичностью, термостойкостью и усталостной прочностью; игольчатая структура обладает более высокой прочностью на выносливость, пределом ползучести и вязкостью разрушения; равноосная и игольчатая смешанная структура обладает лучшими комплексными свойствами.

Титановые сплавы имеют высокую прочность, низкую плотность, хорошие механические свойства, хорошую вязкость и коррозионную стойкость. Кроме того, титановый сплав имеет плохие технологические показатели и сложность резки. При горячей обработке легко поглощать такие примеси, как водород, кислород, азот и углерод. Есть также плохая износостойкость и сложный производственный процесс. Промышленное производство титана началось в 1948 году. С развитием авиационной промышленности титановая промышленность растет в среднем со скоростью 8% в год. В настоящее время годовой объем производства материалов для обработки титановых сплавов в мире достиг более 40 000 тонн, и существует почти 30 видов марок титановых сплавов. Наиболее широко используемыми титановыми сплавами являются Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) и промышленный чистый титан (TA1, TA 2 и TA3).

Титановый сплав в основном используется для изготовления деталей компрессора авиационного двигателя, затем идут ракеты, ракеты и высокоскоростные самолеты. В середине 1960-х годов титан и его сплавы использовались в общей промышленности для изготовления электродов в электролизной промышленности, конденсаторов на электростанциях, нагревателей для очистки нефти и опреснения морской воды, а также в устройствах контроля загрязнения окружающей среды. Титан и его сплавы стали своего рода антикоррозийным конструкционным материалом. Кроме того, он также используется для производства материалов для хранения водорода и сплавов с памятью формы.

Титан и титановые сплавы были изучены в 1956 году в Китае, а промышленное производство титановых материалов и сплавов ТБ2 было разработано в середине 1960-х годов.

Титановый сплав – новый важный конструкционный материал, используемый в аэрокосмической промышленности. Его удельный вес, прочность и рабочая температура между алюминием и сталью, но он имеет высокую удельную прочность и отличную стойкость к коррозии морской воды и производительность при ультранизких температурах. В 1950 году США впервые использовали истребитель-бомбардировщик F-84 в качестве ненесущих компонентов, таких как теплоизоляционная пластина заднего фюзеляжа, капот воздуховодов и капот. С 1960-х годов использование титановых сплавов переместилось с задней части фюзеляжа на средний фюзеляж, частично заменив конструкционную сталь для производства важных несущих компонентов, таких как перегородки, балки, закрылки и направляющие. Количество титанового сплава, используемого в военных самолетах, быстро увеличивается, достигая 20%-25% веса конструкции самолета. Титановые сплавы широко используются в гражданской авиации с 1970-х годов. Например, количество титана, используемого в пассажирском самолете Boeing 747, составляет более 3640 кг. Титан для самолетов с числом Маха менее 2,5 в основном используется для замены стали с целью уменьшения веса конструкции. Например, высотный высокоскоростной разведывательный самолет США SR-71 (летающий номер Маха 3, высота полета 26 212 м), титан, составлял 93% конструктивного веса самолета, известного как «полностью титановый» самолет. Когда отношение тягового веса авиационного двигателя увеличивается с 4 до 6–8 до 10, а температура на выходе компрессора увеличивается с 200–300 градусов C до 500–600 градусов C, оригинальные диск компрессора низкого давления и лопасть изготовлены из алюминий должен быть заменен титановым сплавом или диск компрессора высокого давления и лопасть из титанового сплава вместо нержавеющей стали, чтобы уменьшить вес конструкции. В 1970-х годах количество титанового сплава, используемого в авиационных двигателях, обычно составляло 20%-30% от общего веса конструкции. В основном он использовался для изготовления компонентов компрессора, таких как кованые титановые вентиляторы, диски и лопасти компрессора, литой корпус из титанового компрессора, промежуточный корпус, корпус подшипника и т. Д. В космическом аппарате в основном используются высокая удельная прочность, коррозионная стойкость и низкотемпературное сопротивление титанового сплава. изготавливать различные сосуды под давлением, топливные баки, крепежи, приборные ремни, каркасы и снаряды ракет. Сварные пластины из титанового сплава также используются в искусственных спутниках Земли, лунном модуле, пилотируемых космических кораблях и космических челноках.

Титан и его применение в изготовлении крепежа

Титан

Титан (лат. Titanium; обозначается символом Ti) — один из элементов периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 22. Простое вещество титан — лёгкий прочный металл серебристо-белого цвета.

Титан является своеобразным мостиком, соединяющим в себе свойства стали и алюминия. Малый вес (почти в 2 раза легче стали), прочность (прочнее алюминия в 2 раза) и высокая стойкость к коррозии (почти, как у платины) – эти свойства заставили учёных обратить внимание на этот материал и найти ему промышленное применение. В начале 50-х годов ХХ столетия были разработаны титановые сплавы, которые, благодаря уникальному соотношению прочности и веса нашли широкое применение в аэрокосмической и оборонной промышленности.

Из-за высокой температуры плавления (1660±20 °C), а также высокой вязкости (титан имеет свойство налипать на режущий инструмент при механической обработке) изначально производство титана было достаточно сложным и очень дорогостоящим процессом, поэтому его применение было ограничено. Однако в последнее время, новые технологии сильно упростили этот процесс, а рост объемов производства позволил снизить стоимость титана, так что уникальное сочетание прочности, легкости и стойкости к коррозии этого материала стало доступно множеству других отраслей промышленности.

Интересный факт, в 1980 году в Москве на площади Гагарина на Ленинском проспекте был установлен памятник Юрию Гагарину. Памятник первому человеку в космосе общим весом 12 тонн и высотой 42,5 метра изготовлен из 238 деталей отлитых из “космического материала” – титана. Крупнейшая деталь титановой скульптуры – лицо Юрия Гагарина весит 300 кг. Памятник на площади Гагарина стал первым в мире крупногабаритным памятником, изготовленным из титана. 

Титановые сплавы

Титан без примесей, называется технически чистым титаном (Titan grade 1 – 4 по международной классификации). Чистый титан получил широкое применение благодаря своей высокой коррозийной стойкости. Невидимая невооружённым глазом тонкая (около 10 нм) плёнка оксида мгновенно покрывает материал при наличии кислорода или влаги, таким образом титан быстро восстанавливается в случае повреждения. Это свойство титана делает его устойчивым к коррозии, в том числе, в самых агрессивных средах.

Сплав Titan grade 5 – наиболее распространённый титановый сплав. Несмотря на то, что его коррозийные свойства слегка уступают технически чистому титану, этот сплав способен противостоять коррозии в морской воде, хлорных растворах, окисляющих кислотах и гипохлорите натрия. В состав сплава добавлены: Алюминий 6%, Ванадий 4%, Железо 0.25% (макс) и Кислород 0.2% (макс) – именно благодаря этим добавкам сплав становится еще более прочным, сохраняя при этом жесткость и термодинамические свойства чистого титана. Сплав Titan Grade 5 служит основой для 70% выплавляемых титановых сплавов.

крепежные изделия из титана

Существует более 40 титановых сплавов, каждый из которых создан для применения в особых условиях, но мы не будем останавливаться на них подробно. Нас интересуют сплавы Titan Grade 2 и Titan Grade 5, которые благодаря высокой прочности, малому весу и высокой коррозийной стойкости чаще других используются для производства крепежных изделий из титана.

Титан Grade 2 (CP GR.2) – отечественный аналог Титан ВТ 1-0.

Этот сплав, своего рода “рабочая лошадка” – технически чистый сплав без примесей с содержанием титана около 99%. Крепеж из такого сплава хорошо подойдёт для эксплуатации в условиях где требуется:

• хорошая прочность (примерно, как у стали кл.пр. 8.8).
• низкая плотность материала и, как следствие, малый вес (примерно, вдвое меньше стали).
• отличная коррозийная стойкость в морской воде.
• отличная коррозийная стойкость в водных растворах хлора (влажный хлор).
• отличная коррозийная стойкость в растворах кислот с высокой окислительной способностью (хлорид железа и азотная кислота).
• коррозийная стойкость в сильных кислотах (плавиковая кислота, серная кислота, ортофосфорная кислота).

Титан Grade 5 (Ti6Al4V GR.5) – отечественный аналог Титан ВТ 6.

Более прочный титановый сплав, который немного уступает чистому титану в устойчивости к коррозии. Крепежные изделия из этого сплава рекомендуется использовать в условиях, где требуется:

• высокая прочность (сплав Титан Grade 5 почти в 2 раза прочнее сплава Титан Grade 2).
• хорошая коррозийная стойкость.
• низкая плотность материала и, как следствие, малый вес (примерно, вдвое меньше стали).
• высокая жаропрочность.

Еще одно свойство, которое выделяет титановый крепеж среди метизов из других металлов – это высокое соотношение прочность/вес с плотностью 4.51 г/см³. Например, сплав Титан grade 5 в четыре раза прочнее нержавеющей стали A4 (AISI 316) при том, что весит он в два раза меньше. Поэтому крепеж из титана идеально подходит для ситуаций, где требуется высокая прочность при малом весе конструкции. Например, крепеж из титана используется в авиакосмической промышленности, нефтегазовой отрасли и в производстве спортивных товаров.

Кроме того, благодаря своей коррозийной стойкости к хлору и его соединениям, винты из титана являются настоящей находкой для химической промышленности. Титановый крепеж обладает абсолютной устойчивостью к хлоридам, гипохлоритам, хлоратам, перхлоратам и диоксиду хлора. Как следствие, титановый крепеж часто применяется в отраслях промышленности, применяющих хлор, например, при отбеливании, обработке древесины и изготовление бумаги.

Крепеж из титана превосходно справляется с коррозией в солёной морской воде. В таких условиях титан способен противостоять коррозии при температуре до 260 °C, сохраняя нормальное состояние на морском дне на глубине до 1,5 километра – по этой причине титановый крепеж используется в нефтедобывающей и судостроительной промышленности.

Поставки крепежа из титана

Компания АЙРИВЕТ поставляет крепеж из титана по европейским стандартам DIN EN ISO. Европейские стандарты гарантируют качество, точность и соответствие материала заявленным нормам. В ассортимент поставляемых нами крепёжных изделий из титана входят:

Ознакомиться с нашим ассортиментом крепежных изделий из титана, а также подобрать отечественные аналоги можно здесь.

Мы сотрудничаем только с проверенными европейскими производителями крепежных изделий из титана. Все производители внимательно следят за качеством выпускаемой продукции и сертифицированы не только в соответствии с общепринятым стандартом UNI EN ISO 9001:2000, но и в соответствии со стандартом UNI EN 9100:2009, выдвигающим строгие требования к предприятиям, выпускающим продукцию для аэрокосмической отрасли.

Если в нашем каталоге не нашлось нужных вам крепежных изделий из титана, вам требуется нестандартная деталь или особая марка титана, свяжитесь с нами и мы уточним возможность, сроки и стоимость поставки необходимых вам изделий.

Да, и самое главное! Для того, чтобы разместить заказ, не нужно астрономического объема! Мы поставим минимальное количество необходимых вам крепежных изделий из титана в самые короткие сроки!

Данный материал соответствует запросам: титан, титановый крепёж, крепёж из титана, болты из титана, титановый болт, гайки из титана, титановые гайки, винты из титана, титановые винты, шайбы из титана, титановые шайбы, кислотостойкий крепеж, коррозия, титановые шпильки, шпильки из титана.

ГОСТ 26492: Прутки катаные из титана и титановых сплавов

ГОСТ 26492 содержит основные требования к необточенным пруткам диаметром от 10 мм до 150 мм, изготовленным методом горячей прокатки. Материал изготовления — технический титан и сплавы. Стандарт относится к внутригосударственным и используется для проката, реализуемого на внутреннем рынке.

По ГОСТ 26492 изготавливают горячекатаные прутки круглого сечения без обточки из технического титана ВТ1-0 и ВТ1-00. А также из деформируемых сплавов на основе Ti:

1. ОТ4-0 (рабочая долговременная t 300–350°C и кратковременная 500–600°C)
2. ОТ4-1 (t 300–350 °С)
3. ОТ4 (t 300–350 °С)
4. ВТ5 (рабочая t от -253 °C до +400°C)
5. ВТ5-1 (t до 450°C)
6. ВТ6 (t +196–450 °С)
7. ВТЗ-1 (рабочая t  400–450°C)
8. ВТ9 (t до 500 °C)
9. ВТ14 (t до 400°C)
10. ВТ20 (рабочая t до 500°C)
11. ВТ22 (t 350–400 °С)

Состав ГОСТ 26492

Стандарт включает 6 разделов.

1. Классификация.

Согласно ей продукцию делят на прутки с маркировкой П — повышенного качества и обычные.

2. Сортамент.

В разделе находится таблица диаметров прутков с допустимым отклонением в большую и меньшую стороны. Требования к длине прутка зависят от диаметра. Прокат выпускается в трёх видах длин: немерной, мерной и кратномерной с соблюдением припусков и прямолинейности.

Маркировка и качество изготовления

Без указания в производственной документации повышенного качества при выпуске изготавливается обычный пруток.

Маркировка стандартная:

3. Технические требования

В разделе указан технический регламент, требования к химическому составу титана и металлического материала на его основе (ГОСТ 19807). В таблицах заданы параметры механических свойств для прутков разного качества.

В табл. 1 даны механические свойства прутков обычного качества.

Таблица 1

Остальные разделы определяют:

4. Правила приёмки прутка по составу и комплектности партий, химическому составу, качеству поверхности и механическим свойствам.
5. Методы испытаний включают химические анализы, определяющие основной состав и содержание примесей. А также контроль диаметра, длины, прямолинейности и дефектов поверхности. Оценка механических свойств идёт согласно таблице, а макроструктура определяется по шкале, данной в приложении к ГОСТ.
6. Правила маркировки требуют наличия двух ярлычков на пучках прутков и окраски одной торцевой стороны соответствующим цветом для каждой марки материала (для продукции диаметром до 60 мм). Упаковка должна соответствовать условиям региона, куда отправляется продукция. Хранение и транспортировка выполняются согласно требованиям по весу, типу тары и склада и виду транспорта.

ГОСТ 26492 служит базовым при производстве прутка из титана. На его основе разработаны требования, которые учитывают как особенности изготовления продукции обычного качества, с отклонениями точности диаметра  от +0,4/-0,6 мм до +/- 3 мм для продукции разного сечения.

Так и требования контроля диаметров по высоким квалитетам от h9. А также с добавочной проверкой структуры и механических свойств по данным специализированных стандартов для особых условий.

Титановый сплав 3М: характеристики, применение | Справочник

Титановый деформируемый сплав 3М – легированный сплав титана. Производится в виде сортового проката, полуфабрикатов и деталей специальной техники.

Области применения изделий из титана:

• судо-, ракетостроение и авиапромышленность;
• химические и оборонные области промышленности;
• автомобилестроение;
• медицина и прочие отрасли.

Технические параметры, например, высокая удельная прочность титана в частности сплава 3М известна и нашла своё применение в авиации, ракетостроении и космической технике, за счёт антикоррозийности, надёжности и долговечности. Титановые сплавы широко используются также в химической промышленности, морском судостроении и вообще цветной металлургии, так-как при его применении значительно снижается металлоемкость в расчете на единицу оборудования. Сроки эксплуатации техники возрастают в 10-15 раз.

Характеристика материала 3М

Химический состав в % материала 3М

ГОСТ   1-9207 – 91 

Примечание: Ti – основа; процентное содержание Ti дано приблизительно

Официальный сайт УГАТУ

Ученые из УГАТУ усовершенствовали титановый сплав для отечественной авиационной промышленности

Учёные Института физики перспективных материалов (ИФПМ) Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ) разработали научно-технические подходы и способ повышения прочности титанового сплава ВТ8М-1.

Усовершенствованный сплав отличается ультрамелкозернистой структурой и повышенной прочностью. Повышенные прочностные свойства являются критически важными параметрами для авиационных двигателей последнего поколения. Предполагается, что такой сплав может быть применен, в том числе, при производстве нового отечественного авиационного двигателя ПД-14.

«В случае с ультрамелкозернистым сплавом ВТ8М-1 можно говорить о том, что это новое поколение материалов. Предложенный способ высокопроизводительный, хорошо подходит для массового серийного производства и закрывает потребности таких гигантов, как УМПО. К тому же его использование позволяет модернизировать технологию производства заготовок лопаток компрессора. Этой тематике был посвящен наш недавний крупный научный проект, в котором УМПО был нашим индустриальным партнёром.

 

Совместно с инженерами и технологами УМПО мы получили опытную партию штампованных заготовок и аттестовали их прочностные свойства. Опытные штамповки имитировали лопатки компрессора авиационного двигателя в натуральную величину. Патент на изобретение принадлежит УМПО и УГАТУ [Патент RU2707006]. Способ уже осваивается на заводе», – рассказал старший научный сотрудник ИФПМ УГАТУ Григорий Дьяконов.

Повышенная прочность сплава ВТ8М-1 достигается за счёт создания ультрамелкозернистой структуры и применения специальной технологии изготовления изделия. По своим габаритам и геометрии, созданные опытные заготовки в виде лопаток полностью соответствуют серийным изделиям нынешнего поколения, но по прочностным характеристикам они превосходят их более чем на 20%. 

К примеру, ряд титановых сплавов, которые используются в компрессорах двигателей зарубежных авиационных корпораций, имеют более низкие прочностные характеристики. Например, временное сопротивление разрушению титановых сплавов серии IMI 829 [Ильин, А. А., Колачев, Б. А., Полькин, И. С. М.: ВИЛС-МАТИ (2009). Титановые сплавы. 520 с], которые используются в двигателях некоторых «Боингов» [Ильенко В.М., Шалин Р.Е. Титановые сплавы для авиационных газотурбинных двигателей // Титан (ВИЛС). 1995. No 1–2. с. 24-29], составляет 960-1030 мегапаскалей. У ультрамелкозернистого сплава ВТ8М-1 этот показатель на 20% выше.

Разработчики отмечают, что применение ВТ8М-1 повысит ресурс и надежность авиационных двигателей, сократит количество ремонтных работ. Со временем технология может распространиться и на другие сферы. Так, изобретением уже заинтересовались производители вертолётов.

Госты круга, листа, проволоки 5В от поставщика Ауремо / Auremo

Характеристика сплава марки 5В

Процентный состав марки 5В согласно ГОСТ 19207–91.

Легирование повышает коррозионную стойкость титана и его прочностные характеристики в 2−3 раза. Одним из основных легирующих элементов является алюминий, который присутствует практически во всех сплавах титана. Наиболее важными легирующими компонентами вслед за алюминием являются ванадий, молибден. Жаропрочные титановые сплавы базируются на тройной системе — титан-алюминий-молибден, а высокопрочные титановые сплавы на системе — титан-алюминий-ванадий. Большинство титановых современных сплавов из-за устоявшейся тенденции многокомпонентного легирования одновременно в своем составе содержат алюминий, ванадий, молибден.

Физические характеристики марки 5 В.

Обозначение механических характеристики:

Физические характеристики 5В

Свариваемость

Достоинства

Высокая удельная прочность, парамагнитность, сваривается довольно легко — всё это в технических отраслях играет важную роль. Достоинства титанового проката данной марки имеют большие перспективы в машиностроении, где требуется прочность, жаропрочность, в сочетании с высокой коррозионной стойкостью. Это также актуально в таких отраслях, как пищевая, химическая, авиастроение, судостроение, ракетостроение, транспортное машиностроение. Неординарные характеристики титана представляют сегодня большой интерес в качестве конструкционного материала в производстве космических кораблей.

Поставщик

Поставщик «Ауремо» предлагает купить круг, лист, проволоку 5В титанового сплава оптом или в рассрочку. Большой выбор на складе. Соответствие ГОСТ 19207–91.и международным стандартам качества. Всегда в наличии круг, лист, проволока 5В титанового сплава, цена — оптимальная от поставщика. Купить сегодня. Для оптовых заказчиков цена — льготная

Купить по выгодной цене

Компания «Ауремо» — поставщик титанового проката в страны Восточной и Центральной Европы. Опыт нашей компании позволит Вам легко купить круг, лист, проволоку 5В титанового сплава. Качество соответствует ГОСТ 19207–91.и международным стандартам. В каталоге предоставлен неограниченный выбор продукции. Всегда в наличии круг, лист, проволока 5В титанового сплава, цена — зависит от объема заказа и дополнительных условий поставки. Оптовым заказчикам — цена льготная. На связи опытные менеджеры — оперативно помогут купить круг, лист, проволоку 5В титанового сплава оптом или в рассрочку. У нас наилучшее соотношение цена-качество. Приглашаем к партнёрскому сотрудничеству. Купить титан сегодня. Лучшая цена от поставщика.

Титан и его сплавы

Содержание страницы

Титан по распространенности в земной коре занимает среди конструкционных металлов четвертое место, уступая лишь алюминию, железу и магнию (рис. 1). Титан обладает удельным весом порядка 4500 кг/м³ и довольно высокой температурой плавления, ~1665± 5^оС. Титан – парамагнитный металл.

а                                                                                 б

Рис. 1. Титанит – потенциальный источник титана (а), брусок кристаллического титана (б)

Титан – твердый металл: он в 12 раз твёрже алюминия, в 4 раза — железа и меди. Титан химически стоек. На поверхности титана легко образуется стойкая оксидная пленка TiO₂, вследствие чего он обладает высокой сопротивляемостью коррозии в пресной и морской воде и в некоторых кислотах, устойчив против коррозии под напряжением. Во влажном воздухе, в морской воде и азотной кислоте он противостоит коррозии не хуже нержавеющей стали, а в соляной кислоте во много раз лучше ее. При температурах выше 500°С титан и его сплавы легко окисляются и поглощают водород, который вызывает охрупчивание (водородная хрупкость).

Титан имеет две полиморфные модификации (рис. 2):

• низкотемпературную модификацию α – Ti, устойчивую до 882°С, (ГП – решетка, а = 0,296 нм, с = 0,472 нм)
• высокотемпературную β – Ti, устойчивую выше 882^оС (ОЦК – решетка, а= 0,332 нм).

Рис. 2. Две полиморфные модификации титана: а – αТi (гексагональная плотноупакованная решётка), б – β-Тi (объёмноцентрированная кристаллическая решётка)

Механические свойства титана.

Примечание. В отличие от мартенсита углеродистых сталей, являющегося раствором внедрения и характеризующегося высокой прочностью и хрупкостью, титановый мартенсит является раствором замещения, и закалка титановых сплавов на мартенсит приводит к небольшому упрочнению и не сопровождается резким снижением пластичности.

Значительное влияние на механические свойства титана оказывают примеси кислорода, водорода, углерода и азота, которые образуют с титаном твердые растворы внедрения и промежуточные фазы: оксиды, гидриды, карбиды и нитриды, повышая его характеристики прочности при одновременном снижении пластичности. Поэтому содержание этих примесей в титане ограничено сотыми и даже тысячными долями процента. Опасность водородной хрупкости, особенно в напряженных сварных конструкциях ограничивает содержание водорода. В техническом титане оно находится в пределах 0,008 — 0,012%.

Титан обладает высокой прочностью и удельной прочностью и в условиях глубокого холода, сохраняя при этом достаточную пластичность.

Высокая пластичность титана по сравнению с другими металлами, имеющими ГПУ— решетку (Zn, Mg, Cd), объясняется большим количеством систем скольжения и двойникования (рис. 3) благодаря малому соотношению с/а = 1,587. По-видимому, с этим связана высокая хладостойкость титана и его сплавов.

Рис. 3. Схемы систем скольжения и двойникования

Промышленный способ производства титана состоит в обогащении и хлорировании титановой руды с последующим его восстановлением из четыреххлористого титана металлическим магнием (магнийтермический метод). Полученный этим методом титан губчатый (ГОСТ 17746–79) в зависимости от химического состава и механических свойств выпускают следующих марок: ТГ-90, ТГ-100, ТГ-110, ТГ-120, ТГ-130, ТГ-150, ТГ-Т_В(см. табл.1).

Цифры означают твердость по Бринеллю НВ, Т_В — твердый.

Таблица 1. Марки, химический состав (%) и твердость титана губчатого (ГОСТ 17746–79)

Для получения монолитного титана губка размалывается в порошок, прессуется и спекается или переплавляется в дуговых печах в вакууме или атмосфере инертных газов.

Механические свойства титана характеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности. Например, технически чистый титан марки ВТ1-0 имеет: σ_в = 375–540 МПа, σ_0,2 = 295–410 МПа, δ = 20 %, и по этим характеристикам не уступает ряду углеродистых и Cr—Ni коррозионностойких сталей.

Титан хорошо обрабатывается давлением в горячем состоянии и удовлетворительно в холодном. Он легко прокатывается, куется, штампуется (рис. 4). Титан и его сплавы хорошо свариваются контактной и аргонодуговой сваркой, обеспечивая высокую прочность и пластичность сварного соединения (рис. 5). Недостатком титана является плохая обрабатываемость резанием из-за склонности к налипанию, низкой теплопроводности и плохих антифрикционных свойств.

Рис. 4. Заготовка титанового шпангоута истребителя до и после прессования на штамповочном прессе

Рис. 5. Аргонная сварка титана

Примечание. При сварке титана и его сплавов требуется уделить особое внимание чистоте рабочего места. Для сварочных цехов, где производятся работы с различными металлами, необходимо выделить специальную область, которая будет использоваться специально для сварки титана. Место, отведенное для этого, должно быть защищено от потоков воздуха, влаги, пыли, жира и других загрязнений, которые могут препятствовать качественной сварке. Это место должно быть защищено от воздействия таких процессов, как зачистка, резка и окраска. Кроме того, должна быть под контролем и влажность воздуха.

Фазовые превращения в титановых сплавах

На формирование структуры и, следовательно, свойств титановых сплавов решающее влияние оказывают фазовые превращения, связанные с полиморфизмом титана. В табл.2 представлены схемы диаграмм состояния «титан – легирующий элемент», отражающие подразделение легирующих элементов по характеру влияния на полиморфные превращения титана на четыре группы.

1. α – Стабилизаторы (Al, O, N), которые повышают температуру полиморфного превращения α↔β и расширяют область твердых растворов на основе α –титана. Учитывая охрупчивающее действия азота и кислорода, практическое значение для легирования титана имеет только алюминий. Он является основным легирующим элементом во всех промышленных титановых сплавах, уменьшает их плотность и склонность к водородной хрупкости, а также повышает прочность и модуль упругости. Сплавы с устойчивой α – структурой термической обработкой не упрочняются.
2. Изоморфные β – стабилизаторы (Mo, V, Ni, Ta и др.), которые понижают температуру α↔β превращения и расширяют область твердых растворов на основе β – титана.
3. Эвтектоидообразующие β – стабилизаторы (Cr, Mn, Cu и др.) могут образовывать с титаном интерметаллиды типа TiХ. В этом случае при охлаждении β – фаза претерпевает эвтектойдное превращение β + TiХ. Большинство β – стабилизаторов повышает прочность, жаропрочность и термическую стабильность титановых сплавов, несколько снижая их пластичность. Кроме того, сплавы с (α + β) и псевдо – β – структурой могут упрочняться термообработкой (закалка + старение).
4. Нейтральные элементы (Zr, Sn) не оказывают существенного влияния на температуру полиморфного превращения и не меняют фазового состава титановых сплавов.

Основной целью легирования титановых сплавов является повышение прочности, жаропрочности и коррозионной стойкости. Широкое применение нашли сплавы титана с алюминием, хромом, молибденом, ванадием, марганцем, оловом и др. элементами. Легирующие элементы оказывают большое влияние на полиморфные превращения титана.

Для титановых сплавов применяют следующие виды термообработки: отжиг, закалка и старение, а также химико-термическая обработка (азотирование, силицирование, оксидирование и др.).

Отжиг проводится для всех титановых сплавов с целью завершения формирования структуры, выравнивания структурной и концентрационной неоднородности, а также механических свойств. Температура отжига должна быть выше температуры рекристаллизации, но ниже температуры перехода в β – состояние во избежание роста зерна. Применяют обычный отжиг, двойной или изотермический (для стабилизации структуры и свойств), неполный (для снятия внутренних напряжений).

Закалка и старение (упрочняющая термообработка) применима к титановым сплавам с (α + β) – структурой. Принцип упрочняющей термообработки заключается в получении при закалке метастабильных фаз β и α с последующем их распаде с выделением дисперсных частиц α и β – фаз при искусственном старении. При этом эффект упрочнения зависит от типа, количества и состава метастабильных фаз, а также дисперсности образовавшихся после старения частиц α и β – фаз.

Химико-термическая обработка проводится для повышения твердости и износостойкости, стойкости к «схватыванию» при работе в условиях трения, усталостной прочности, а также улучшения коррозионной стойкости, жаростойкости и жаропрочности. Практическое применение имеют азотирование, силицирование и некоторые виды диффузионной металлизации.

Таблица 2

Промышленные титановые сплавы.

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

По технологии изготовления титановые сплавы подразделяются на деформируемые и литейные; по уровню механических свойств — на сплавы невысокой прочности и повышенной пластичности, средней прочности, высокопрочные; по условиям применения — на хладостойкие, жаропрочные, коррозионностойкие. По способности упрочняться термообработкой они делятся на упрочняемые и не упрочняемые, по структуре в отожженном состоянии — на α, псевдо-α, (α + β), псевдо-β и β –сплавы (табл.3).

Таблица 3

Дефармируемые титановые сплавы

К этой группе относятся сплавы с пределом прочности σ ≥ 700 МПа, а именно: α – сплавы марок ВТ1-00, ВТ1-0 (технический титан) и сплавы ОТ4- 0, ОТ4-1 (система Ti—Al—Mn), АТ3 (система Ti—Al c небольшими добавками Cr, Fe, Si, B), относящиеся к псевдо – α-сплавам с небольшим количеством β-фазы. Характеристики прочности этих сплавов выше, чем чистого титана благодаря примесям в сплавах ВТ1-00 и ВТ1-0 и незначительному легированию α – и β – стабилизаторами в сплавах ОТ4-0, ОТ4-1, АТ3.

Эти сплавы отличаются высокой пластичностью как в горячем, так и в холодном состоянии, что позволяет получать все виды полуфабрикатов: фольгу, ленту, листы, плиты, поковки, штамповки, профили, трубы и т. п. (рис. 6).

Рис. 6. Изделия из титановых сплавов

Ковка, объемная и листовая штамповка, прокатка, прессование производятся в горячем состоянии. Окончательная прокатка, листовая штамповка, волочение и другие операции производятся в холодном состоянии.

Для снятия внутренних напряжений, образовавшихся в результате механической обработки, листовой штамповки, сварки и др., применяется неполный отжиг.

Указанные сплавы хорошо свариваются сваркой плавлением (аргонодуговая, под флюсом, электрошлаковая) и контактной (точечная, роликовая). При сварке плавлением прочность и пластичность сварного соединения практически аналогичные основному металлу.

Коррозионная стойкость данных сплавов высокая во многих средах (морская вода, хлориды, щелочи, органические кислоты и т. п.), кроме растворов HF, H₂SO₄, HCl и некоторых других.

Применение. Эти сплавы широко применяются как конструкционные материалы для изготовления практически всех видов полуфабрикатов, деталей и конструкций, включая сварные. Наиболее эффективно их применение в

авиационно-космической технике (рис. 7), в химическом машиностроении, криогенной технике (высокая ударная вязкость сохраняется до –253^oС), (табл. 4), а также в узлах и конструкциях, работающих при температурах до 300–350 ° С.

Рис. 7. Применение титановых сплавов в авиационно-космической технике

Таблица 4 Механические характеристики титановых сплавов при низких температурах

Титановые сплавы средней прочности

К этой группе относятся сплавы с пределом прочности σ_в = 750–1000 МПа, а именно: α – сплавы марок ВТ5 и ВТ5-1; псевдо – α – сплавы марок ОТ4, ВТ20; (α + β) – сплавы марок ПТ3В, а также ВТ6, ВТ6С, ВТ14 в отожженном состоянии. Классификация и химический состав этих сплавов смотри табл. 5.

Сплавы ВТ5, ВТ5-1, ОТ4, ВТ20, ПТ3В, ВТ6С, содержащие небольшое количество β – фазы (2–7 % β – фазы в равновесном состоянии), упрочняющей термообработке не подвергаются и используются в отожженном состоянии. Сплав ВТ6С иногда применяют в термически упрочненном состоянии. Сплавы ВТ6 и ВТ14 используют как в отожженном, так и в термически упрочненном состоянии. В последнем случае их прочность становится выше 1000 МПа, и они будут рассмотрены в разделе, посвященном высокопрочным сплавам.

Рассматриваемые сплавы, наряду с повышенной прочностью, сохраняют удовлетворительную пластичность в холодном состоянии и хорошую пластичность в горячем состоянии, что позволяет получать из них все виды полуфабрикатов: листы, ленту, профили, поковки, штамповки, трубы и др. Исключение составляет сплав ВТ5, из которого листы и плиты не изготавливают из-за невысокой технологической пластичности.

На эту категорию сплавов приходится основной объем производства полуфабрикатов, применяемых в машиностроении.

Все среднепрочные сплавы хорошо свариваются всеми видами сварки, применяемыми для титана. Прочность и пластичность сварного соединения, выполненного сваркой плавлением, близка к прочности и пластичности основного металла (для сплавов ВТ20 и ВТ6С это соотношение составляет 0,9– 0,95). После сварки рекомендован неполный отжиг для снятия внутренних сварочных напряжений.

Таблица 5

Обрабатываемость резанием этих сплавов хорошая. Коррозионная стойкость в большинстве агрессивных сред аналогична техническому титану ВТ1-0.

Применение. Данные сплавы рекомендуется применять для изготовления изделий листовой штамповкой (ОТ4, ВТ20), для сварных деталей и узлов, для штампосварных деталей (ВТ5, ВТ5-1, ВТ6С, ВТ20) и др. Сплав ВТ6С широко применяется для изготовления сосудов и ёмкостей высокого давления (рис. 8). Детали и узлы из сплавов ОТ4, ВТ5 могут длительно работать при температурах до 400 ° С и кратковременно — до 750 ° С; из сплавов ВТ5-1, ВТ20 — длительно при температурах до 450–500 ° С и кратковременно — до 800–850 ° С. Сплавы ВТ5-1, ОТ4, ВТ6С также рекомендуются для применения в холодильной и криогенной технике.

Рис. 8. Изделия из титановых сплавов ВТ6С Высокопрочные титановые сплавы

К этой группе относятся сплавы с пределом прочности σ_в ≥ 1000 МПа, а именно (α + β) – сплавы марок ВТ6, ВТ14, ВТ3-1, ВТ22. Высокая прочность в этих сплавах достигается упрочняющей термообработкой (закалка + старение). Исключение составляет высоколегированный сплав ВТ22, который даже в отожженном состоянии имеет σ_в > 1000 МПа.

Указанные сплавы наряду с высокой прочностью сохраняют хорошую (ВТ6) и удовлетворительную (ВТ14, ВТ3-1, ВТ22) технологическую пластичность в горячем состоянии, что позволяет получать из них различные полуфабрикаты: листы (кроме ВТ3-1), прутки, плиты, поковки, штамповки, профили и др. Сплавы ВТ6 и ВТ14 в отожженном состоянии (σ_в ≥ 850 МПа) могут подвергаться холодной листовой штамповке с малыми деформациями.

Несмотря на гетерофазность структуры, рассматриваемые сплавы обладают удовлетворительной свариваемостью всеми видами сварки, применяемыми для титана. Для обеспечения требуемого уровня прочности и пластичности обязательно проводят полный отжиг, а для сплава ВТ14 (при толщине свариваемых деталей 10–18 мм) рекомендуется проводить закалку с последующим старением. При этом прочность сварного соединения (сварка плавлением) составляет не менее 0,9 от прочности основного металла. Пластичность сварного соединения близка к пластичности основного металла.

Обрабатываемость резанием удовлетворительная. Обработку резанием сплавов можно проводить как в отожженном, так и в термически упрочненном состоянии.

Данные сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью в отожженном и термически упрочненном состояниях во влажной атмосфере, морской воде, во многих других агрессивных средах, как и технический титан.

Термическая обработка. Сплавы ВТ3-1, ВТ6, ВТ6С, ВТ14, ВТ22 подвергаются закалке и старению. Рекомендуемые режимы нагрева под закалку и старение для монолитных изделий, полуфабрикатов и сварных деталей приведены в табл. 6.6.

Охлаждение при закалке производится в воде, а после старения — на воздухе. Полная прокаливаемость обеспечивается для деталей из сплавов ВТ6, ВТ6С с максимальным сечением до 40 – 45 мм, а из сплавов ВТ3-1, ВТ14, ВТ22 — до 60 мм.

Для обеспечения удовлетворительного сочетания прочности и пластичности сплавов с (α + β) – структурой после закалки и старения необходимо, чтобы их структура перед упрочняющей термической обработкой была равноосной или «корзиночного плетения». Примеры исходных микроструктур, обеспечивающие удовлетворительные свойства, приведены на рис. 9.

Таблица 6. Режимы упрочняющей термической обработки титановых сплавов

Рис. 9. Структура ВТ14 сплава перед упрочняющей термообработки

Применение. Высокопрочные титановые сплавы применяются для изготовления деталей и узлов ответственного назначения: сварные конструкции (ВТ6, ВТ14) рис. 10, турбины (ВТ3-1), штампосварные узлы (ВТ14), высоконагруженные детали и штампованные конструкции (ВТ22). Эти сплавы могут длительно работать при температурах до 400 ° С и кратковременно до 750 ° С.

Особенность высокопрочных титановых сплавов как конструкционного материала — их повышенная чувствительность к концентраторам напряжения. Поэтому при конструировании деталей из этих сплавов необходимо учитывать ряд требований (повышенное качество поверхности, увеличение радиусов перехода от одних сечений к другим и т. п.), аналогичных тем, которые существуют при применении высокопрочных сталей.

Рис. 10. Сварная конструкция из ВТ14 сплава

Литейные титановые сплавы

Титановые литейные сплавы подразделяется на 5 групп в зависимости от микроструктуры (α – сплавы, псевдо α – сплавы, α + β сплавы, псевдо β – сплавы, β – сплавы).

В состав титановых сплавов входят алюминий, ванадий, молибден, кремний, хром, цирконий и др. Эти сплавы обладают свойствами, выгодно выделяющих их из остальных сплавов: по прочности они не уступают сталям, имеют достаточно низкую плотность (~4,5 г/мм³), высокую химическую стойкость при температуре до 500 °С, высокую коррозионную стойкость во влажном воздухе, морской воде, азотной и соляной кислоте. Благодаря этим свойствам титановые сплавы интенсивно внедряются в авиа-, ракета- и кораблестроении.

В справочной литературе приводятся химический состав и механические свойства восьми литейных титановых сплавов – ВТ1Л, ВТ5Л, ВТ20Л, ВТ3-1Л, ВТ6Л, ВТ9Л, ВТ14Л, ВТ22Л, где буква В означает наименование организации-разработчика (ВИАМ), Т – титановый сплав, Л – литейный, цифра – номер сплава. Упоминается и новый сплав ВТ35Л.

Титановые сплавы обладают хорошей жидкотекучестью (460–520 мм), небольшой линейной (0,8–1,2 %) и объемной (2,4–3,2%) усадкой.

Сплав ВТ3-1Л относится к числу наиболее освоенных в производстве (рис. 11).

Прочность титановых сплавов σ_в = 34…93 кг/мм², пластичность δ = 4–10%.

Главный недостаток титановых литейных сплавов – высокая температура плавления (до 1665 °С) и активное взаимодействие (при плавке) со всеми газами и огнеупорными материалами. Отсюда – проблема плавки (вакуумная, в атмосфере нейтральных газов) и материалов для литейных форм, что резко удорожает технологические процессы литья.

Рис. 11. Детали из титана марки ВТ3-1Л

Просмотров: 3 657

ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ: КЛАССИФИКАЦИЯ – БИРКА

ВТОРОЙ ЭПИЗОД В НАШИХ ФОКУСАХ НА ТИТАНЕ: мы начинаем концентрироваться на классификации его сплавов.

Технически чистый титан (обозначенный в соответствии с рейтингом ASTM как степень CP «x», где «x» – ориентировочное количество любых присутствующих примесей) в основном ценится за его исключительные характеристики устойчивости к коррозии.

Не существует общепризнанной системы классификации титановых сплавов, , поскольку используются различные национальные стандарты.

Один из наиболее удобных методов – разделить сплавы на группы в соответствии с фазами, которые составляют микроструктуру материала при комнатной температуре. Напомним, что на стабильность фаз строго влияют α-стабилизирующие и β-стабилизирующие элементы, которые были намеренно добавлены в сплав.

В этом смысле можно сгруппировать влияние различных α-стабилизирующих и β-стабилизирующих элементов путем определения параметров « Алюминиевый эквивалент» и «Молибденовый эквивалент» :

Al _экв. = 1,0 (% Al) + 0,17 (% Zr) + 0,33 (% Sn) + 10 (% O +% N) (Ур.1)

и

Mo _экв. = 1,0 (% Mo) + 0,67 (% V) + 0,44 (% W) + 0,28 (% Nb) + 0,22 (% Ta) +2,9 (% Fe) + 1,6 (% Cr) + 1,25 (% Ni) + 1,7 (% Mn) + 1,7 (% Co) – 1,0 (% Al) (уравнение 2)

, где процентное содержание отдельных элементов выражено в весе.

Для расчета температуры β-перехода , исходя из химического состава сплава, в качестве начального приближения можно использовать следующее:

β _tr = 882 + 2,1 (% Al) – 9,5 (% Mo) + 4,2 (% Sn) – 6,9 (% Zr) – 11,8 (% V) – 12 , 1 (% Cr) – 15,4 (% Fe) + 23,3 (% Si) + 123,0 (% O) (Ур.3)

В частности, Молибденовый эквивалент позволяет нам, как показано на рис. 1, ввести общую диаграмму β-изоморфного типа псевдобинарного состояния, чтобы разделить титановые сплавы на три большие группы.

Три основные группы, называемые соответственно α-сплавами, α + β-сплавами и β-сплавами, определяются на основе фаз, присутствующих при комнатной температуре. Тип таких вышеупомянутых фаз зависит от содержания различных элементов сплава и, в конечном итоге, от значения эквивалента молибдена.

Сплавы β-серии, в свою очередь, можно разделить на β-метастабильные , или высокопрочные и β-стабильные , , хотя первые гораздо более важны и используются чаще, чем последний.

Строго говоря, бета-метастабли при медленном охлаждении от поля β до температуры окружающей среды представляли бы двухфазную структуру α + β, но после процесса быстрого охлаждения достижимо, например, с помощью гашения раствора от поля β, они, по-видимому, состоят исключительно из β-метастабильной фазы (также называемой β-удерживанием).

Экспериментально было показано, что это условие может быть достигнуто, когда эквивалент молибдена находится между 10 и 30.

Рис. 1. Типовая диаграмма состояния β-изоморфного типа, используемая для классификации титановых сплавов на основе микроструктуры при температуре окружающей среды.

Некоторые авторы вместо этого предпочитают более четкую классификацию, вводящую две дополнительные группы: сплавы , близкие к α, которые имеют двухфазную структуру, но с небольшими количествами β-фазы , поскольку содержание β-стабилизирующих элементов не превышает 1- 2%, и сплавы, близкие к β, характеризующиеся значениями эквивалента молибдена от 5 до 10 (рис.2).

Следует подчеркнуть, что, как правило, семейство, близкое к α, может быть включено в семейство сплавов α + β, в то время как группа, близкая к β, может быть включена в группу β-метастабильных сплавов, таким образом, возвращаясь к упрощенная классификация представлена ​​на рис. 1.

Таблица 1 показывает некоторые из основных коммерческих сплавов, используемых в настоящее время для каждой из представленных групп. Следует отметить, что в этой схематической классификации технически чистый титан был включен в группу α-сплавов.

Рис. 2. Типовая диаграмма состояний β-изоморфного типа, используемая для классификации титановых сплавов на основе микроструктуры при температуре окружающей среды, а также для семейств сплавов, близких к α и β.

Таблица 1. Список основных типов технически чистого титана и титановых сплавов, представляющих промышленный интерес, сгруппированных по семействам.

КОММЕРЧЕСКИ ЧИСТЫЙ ТИТАН И α СПЛАВЫ

Основными классами технически чистого титана являются марки с 1 по 4, которые различаются по содержанию железа и внедрению элементов: , в частности, содержание кислорода увеличивается от 0.От 18% (сорт 1) до 0,40% (сорт 4), что значительно увеличивает единичный предел текучести, который увеличивается со 170 до 480 МПа, а относительное удлинение при разрыве снижается с 24 до 15%.

Значительная коррозионная стойкость (пассивация ) титана , особенно в коммерчески чистой форме, гарантируется образованием тонкого слоя размером несколько десятков нанометров из поверхностного оксида , устойчивого к (TiO ₂ ). до температуры около 530 ° C. При более высоких температурах он теряет структурную целостность, резко снижая коррозионную стойкость материала.

Сорт 1 является наиболее пластичным из различных типов технически чистого титана и имеет самую высокую формуемость среди всех титановых сплавов в сочетании с высокими значениями устойчивости к коррозии и ударной вязкости. Обычно он производится в виде плоских продуктов для химических процессов, опреснительных установок, архитектурных панелей, а также в медицинской и морской сферах.

Сорт 2 может считаться наиболее производимым и используемым коммерчески чистым титаном. Он обладает всеми превосходными свойствами класса 1 со значительным увеличением нагрузки на единицу текучести. Таким образом, это материал , который обладает хорошей свариваемостью, механической прочностью на разрыв, пластичностью и формуемостью. Его часто производят в барах для широкого спектра секторов, от архитектуры до биомедицинской, морской, автомобильной, авиационной и химической промышленности.

Рис.3. Музей Гуггенхайма в Бильбао: для внешней облицовки использовалось 30 000 листов CP-титана толщиной 0,3 мм.

Марка 3 является развитием марки 2 с дальнейшим увеличением механической прочности. Обычно используется в аэрокосмической, морской, медицинской и химической отраслях.

Сорт 4 сохраняет хорошую формуемость и свариваемость, хотя это вариант с более высокой механической прочностью , чем три других. Он широко используется в качестве технически чистого сплава, подходящего для криогенных резервуаров, компонентов самолетов, теплообменников, конденсационных трубок и хирургических инструментов.

Как показано на рис. 4, добавление 0,2% палладия (марки 7 и 11) позволяет достичь исключительной стойкости к коррозии трещин даже в сильно восстановительных средах; также добавка 0,1% рутения (марки 26 и 27) дает тот же эффект, что и палладий.

Рис. 4. Влияние добавления палладия на повышение стойкости к коррозии растрескивания, предполагаемое как пределы pH и температуры, в деаэрированном растворе хлорида натрия.

В сплавах типа α легирующие элементы гарантируют эффективное улучшение механических характеристик компактной гексагональной кристаллической структуры с механизмом упрочнения твердого раствора. Среди них основными являются алюминиевые и кислородные α-стабилизирующие элементы , а также нейтральные элементы, такие как олово и цирконий. В качестве начального приближения можно принять критерий, согласно которому для каждого дополнительного процентного пункта каждого из этих элементов увеличивает механическое сопротивление между 35 и 70 МПа.

Однако, существует внутренний предел возможности добавления элементов сплава, , учитывая, что если значение параметра алюминиевого эквивалента (уравнение 1) превышает 9%, мы станем свидетелями образования хрупких интерметаллических соединений с упорядоченной решеткой.

Хотя некоторые из этих сплавов демонстрируют возможность образования мартенситных структур после быстрого охлаждения от высоких температур, они обычно используются в отожженном состоянии с микроструктурой, состоящей из равноосных зерен α-фазы. Присутствие примесей, таких как железо, или преднамеренное добавление небольших количеств β-стабилизирующих элементов , таких как, например, сплав Ti-3Al-2,5V, приводит к присутствию при температуре окружающей среды небольшого количества β-фазы , никогда не превышает 2%, что в основном формируется по краям зерен α-фазы. Эти частицы β-фазы играют полезную роль в термообработке отжигом, позволяя сдерживать чрезмерное увеличение зерен α-фазы, что может отрицательно повлиять на конечные механические характеристики материала.

Что касается чувствительности альфа-сплавов к водороду, следует отметить, что этот элемент демонстрирует тенденцию к образованию гидридов металлов (TiH ₂ и TiH) с морфологией тонких пластин, что может привести к возникновению механизмов хрупкого разрушения. при вводе в эксплуатацию.

Вообще говоря, сплавы α обладают высокой вязкостью, – даже при очень низких температурах, – легко поддаются сварке. Очевидно, что деформируемость в холодном состоянии ограничена , так как это сплавы с компактной гексагональной кристаллической структурой, по существу характеризующиеся ограниченным количеством систем скольжения.

Напротив, за последние два десятилетия наиболее часто используемый сплав, а именно Ti-5Al-2,5Sn, стал свидетелем резкого сокращения использования в пользу других сплавов группы α + β, таких как Ti-6Al – 4V, которые легче деформируются и устойчивы к ползучести. Фактически, одна из немногих областей применения, где он все еще может использоваться, – это хранение жидкостей в криогенных условиях. Ti-5Al-2.5Sn ELI (то есть в версии с низким содержанием межузельных элементов) фактически сохраняет высокие уровни ударной вязкости вплоть до типичных температур жидкого водорода (-253 ° C).

Дальнейшее подробное описание других титановых сплавов будет скоро доступно!

Атрибуты, характеристики и области применения титана и его сплавов

Титан класса 5: рабочая лошадка титановых сплавов

В мире металлов – и в бесчисленных отраслях, которые на них рассчитывают – существует бесконечное количество различных типов, сплавов и областей применения. Невозможно объединить какой-либо один металл в одно универсальное обобщение.

Возьмем, к примеру, титан. Титан – невероятно важный металл в современном производстве; он используется каждой мировой отраслью любого размера и имеет бесконечное количество применений. Титан прочен и долговечен, но при этом легкий и обладает множеством явных преимуществ.

Однако не весь титан одинаков. Помимо чистого титана, существует множество титановых сплавов, свойства которых сильно различаются в зависимости от их уникального состава. Титан обычно подразделяется на четыре отдельные группы: нелегированный титан; альфа-структура; альфа-бета-структура; и бета-структура.Каждый из них обладает разными свойствами и поэтому отвечает потребностям различных приложений и отраслей.

Наиболее распространенным из титановых сплавов является титан Grade 5. Он классифицируется как альфа-бета сплав и состоит из 6% алюминия, 4% ванадия и следовых количеств железа. Этот титановый сплав также часто называют Ti 6AI-4V.

Существует множество причин, по которым класс 5 так широко используется, в том числе его исключительная прочность – он намного прочнее, чем коммерчески чистый титан, но обладает той же жесткостью и тепловыми свойствами, которыми известен чистый титан.Кроме того, он поддается термообработке, что делает его идеальным для многих производственных приложений. Тот факт, что он легко сваривается и изготавливается, а также обладает высокой прочностью и устойчивостью к коррозии, позволяет легко понять, почему это самый распространенный титановый сплав в мире.

Титан марки 5 также способен противостоять ряду факторов окружающей среды, включая морскую воду, и выдерживать температуры почти до 800 ° F. Дополнительные преимущества включают хорошее сопротивление усталости, низкое тепловое расширение, высокое отношение прочности к массе и низкий модуль упругости.

По этим причинам титан марки 5 очень часто используется в морских и подводных нефтегазовых приложениях и в целом в нефтяной промышленности. Он также часто используется в аэрокосмической промышленности для различных применений, а также в морской промышленности. И авиакосмические, и автомобильные производители делают ставку на титан 5-го класса для компонентов двигателей, и он широко используется в энергетической промышленности. Этот титановый сплав также часто используется в области медицины, особенно для инструментов и протезов, и даже в человеческом теле в виде хирургических имплантатов.

Компания Continental Steel предлагает широкий выбор титана во многих различных формах для всех отраслей промышленности, в которых рассчитан титан. Пожалуйста, посетите наш веб-сайт для получения дополнительной информации.

Титановые сплавы – Bortec

Как и другие сплавы, титановые сплавы состоят из смеси химических элементов . Они характеризуются очень высокой прочностью на разрыв, ударной вязкостью и коррозионной стойкостью . Кроме того, титановые сплавы способны противостоять чрезвычайно высоким температурам до 760 ° C (1400 ° C) и имеют низкую плотность по сравнению со сталью и другими суперсплавами.Поэтому титановые сплавы сравнительно легкие. Однако, с другой стороны, эти преимущества компенсируются высокими производственными и материальными затратами .

Чистый титан существует в форме β-фазы при температурах выше 885 ° C (1625 ° F) и в форме α-фазы при температурах ниже 885 ° C. Легирующие элементы могут стабилизировать α- или β-фазу. Сплавы, стабилизирующие α-фазу, включают алюминий, кислород и азот. Молибден, вольфрам и тантал стабилизируют β-фазу.

Титановые сплавы классифицируются по трем различным категориям .Они различаются по фазовому составу.

Технически чистый или нелегированный титан характеризуется содержанием титана более 99% . Основным легирующим элементом является кислород , определяющий прочность. Более высокое содержание кислорода означает, что прочность и твердость также увеличиваются. Альфа-сплавы обычно состоят только из α-фазы. Однако из-за примесей возможно небольшое количество β-фазы.

Нелегированные марки титана демонстрируют очень хорошую коррозионную стойкость, а также высокую пластичность и формуемость . Однако прочность относительно невысока по сравнению с другими марками титановых сплавов. Кроме того, альфа-сплавы нельзя подвергать термообработке для увеличения прочности.

Примерами нелегированных марок являются марки ASTM 1, 2, 3 и 4.

 Титан 
 

  Факты о титановых элементах 
 

 «Титан». Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 октября 2012 г. Интернет.
.